Ein interdisziplinäres Team von VERBUND, AIT, Universität Wien und von Meteotest erforscht den Einsatz intelligenter Rotorblattheizungen in Windenergieanlagen

Neben der Wasserkraft ist die Windenergie die wichtigste alternative Energiequelle Österreichs. In den Wintermonaten führt das alpine Klima dazu, dass nicht nur Windschutzscheiben und Autotüren vereisen, sondern auch die Rotorblätter von Windenergieanlagen. Tritt dieser Umstand ein, müssen Windenergieanlagen zum Stillstand gebracht und mit einer Rotorblattheizung oder auf natürlichem Wege abgetaut werden. Durch den Stillstand entstehen unvorhersehbare Produktionsverluste. Um dennoch eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten, müssen die Erzeuger teuren Strom erwerben oder auf konventionelle Kraftwerke, wie z.B. Gaskraftwerke, zurückgreifen.

Das im April 2021 gestartete Forschungsprojekt SOWINDIC – Smart Operation of Wind Turbines under Icing Conditions – untersucht den intelligenten Betrieb von Rotorblattheizungen für Windenergieanlagen, um diese mit maximaler Effizienz zu nutzen. Gefördert durch den Klima- und Energiefonds und unter der Konsortialführung von VERBUND, Österreichs führendem Energieunternehmen, arbeiten Expert:innen des AIT Austrian Institute of Technology, Österreichs größter außeruniversitärer Forschungseinrichtung, des Forschungsverbundes “Data Science @ Uni Vienna“ und der Meteotest AG, einem Spezialisten für Wetter-, Klima- und Umweltdaten, an der Entwicklung einer optimierten Rotorblattheizungssteuerung.

Im Projekt werden zwei zunächst voneinander unabhängige Ansätze zur optimierten Betriebsweise der Rotorblattheizung angestrebt, welche später im Rahmen einer sogenannten Hybridmodellierung fusioniert werden: Zum einen wird die Arbeitsgruppe „Angewandte Mathematik mit Schwerpunkt Optimierung“ der Universität Wien bestehende Machine Learning Strategien auf ihre Eignung untersuchen bzw. weiterentwickeln, und zum anderen wird Meteotest einen erfahrungsbasierten, auf physikalischen Modellen aufbauenden Ansatz erforschen. Beide Strategien verfolgen das Ziel einer möglichst exakten Vorhersage der vereisungsbedingten Produktionsausfälle von Windenergieanlagen anhand von Steuerungs-, Sensor-, Wetter- und Marktdaten. Eine vom AIT speziell adaptierte Netzwerkkomponente wird die Datenströme möglichst nahe an der Anlage erfassen, beide Algorithmen echtzeitfähig an der Windenergieanlage implementieren und zur automatisierten, optimierten Steuerung der Rotorblattheizung verwenden. VERBUND als Betreiber von Windenergieanlagen wird sich insbesondere mit der Validierung der entwickelten Modelle beschäftigen und sein langjähriges Betriebswissen in das Projekt einbringen.

Durch die Kooperation von führenden, österreichischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit starken internationalen Partnern wie Meteotest wird der Wissens-, Wirtschafts- und Klimastandort Österreich weiter gestärkt.

Über VERBUND
VERBUND ist Österreichs führendes Energieunternehmen und einer der größten Stromerzeuger aus Wasserkraft in Europa. Rund 95 Prozent des Stroms erzeugt das Unternehmen aus erneuerbaren Energien, vorwiegend Wasserkraft. VERBUND handelt in 12 Ländern mit Strom und erzielte 2020 mit rund 2.900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern einen Jahresumsatz von rund 3,2 Mrd. Euro. Mit Tochterunternehmen und Partnern ist VERBUND von der Stromerzeugung über den Transport bis zum internationalen Handel und Vertrieb aktiv. Seit 1988 notiert VERBUND an der Börse Wien, 51 % des Aktienkapitals besitzt die Republik Österreich.

Als eines der umweltfreundlichsten Energieunternehmen Europas trägt VERBUND maßgeblich zur Versorgungssicherheit bei und engagiert sich besonders für Klima- und Umweltschutz sowie Ressourcenschonung und übernimmt soziale Verantwortung. Nachhaltigkeit ist wesentlicher Bestandteil der Unternehmensstrategie. Intensiv arbeitet VERBUND am Ausbau der erneuerbaren Energieträger und leistet damit einen maßgeblichen Beitrag zu einer karbonarmen Energiezukunft. VERBUND ist Unterzeichner des UN Global Compact und unterstützt die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen und ihre 17 Sustainable Development Goals (SDGs). Weitere Informationen: www.verbund.com

Über die AIT Forschungsgruppe Complex Dynamical Systems
Das AIT Austrian Institute of Technology ist Österreichs größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung. Mit seinen sieben Center versteht sich das AIT als unabhängiger und hoch spezialisierter Forschungs- und Entwicklungspartner für die Industrie.

Am AIT Center for Vision, Automation & Control treibt die Forschungsgruppe Complex Dynamical Systems (CDS) Innovation, Forschung und Verwertung im Bereich der Automatisierung und Digitalisierung voran. CDS entwickelt und adaptiert Methoden und Technologien aus der Systemtheorie, Physik und Informatik. Dies ermöglicht die Auslegung, Analyse und Optimierung komplexer dynamischer Systeme, um einen wirtschaftlichen und technologischen Mehrwert für Unternehmen zu schaffen. Anwendungsgebiete sind intelligente mechatronische Antriebssysteme, die einfach in Betrieb genommen, rekonfiguriert und an veränderte Betriebsbedingungen angepasst werden können, die Automatisierung von Nutzmaschinen und Fahrzeugen sowie die Echtzeit-Optimierung und -Steuerung von kontinuierlichen Produktionssystemen, z.B. für die Metallindustrie. Weitere Informationen: https://www.ait.ac.at

Über Meteotest AG
Meteotest wurde 1981 gegründet – im gleichen Jahr lancierte IBM den Personal Computer. Dieser Meilenstein der Informatik ermöglichte es überhaupt erst, als private Firma Dienstleistungen und Produkte in den Bereichen Wetter-, Klima- und Umweltdaten zu entwickeln und zu verkaufen.

Bis heute ist Meteotest diesem digitalen Geschäftsmodell treu geblieben: Die Erfassung, die Bereitstellung, die Analyse, die Darstellung und die Interpretation digitaler Daten bilden nach wie vor unsere Angebotsbasis. Mit Big Data und Data Science sind wir traditionsgemäss bestens vertraut und heute sind diese Skills aktueller denn je.

Unser Team besteht aus knapp 40 Wissenschaftlerinnen, Ingenieuren und Informatikern. Wir bearbeiten Aufträge von privaten und öffentlichen Firmen und Stellen im In- und Ausland. Weitere Informationen: www.meteotest.ch

Über Universität Wien
Wirkt. Seit 1365.

Die Universität Wien schafft vielfältige Impulse. Im Bereich der Forschung kooperiert sie mit Wirtschaft, Kultur und Gesellschaft. Ihre Lehre bereitet die jährlich rund 10.000 Absolvent:inen auf ihre Berufslaufbahn vor und regt sie zu kritischem Denken und selbstbestimmtem Handeln an. Was machen wir Menschen mit der Erde? lautet die aktuelle Semesterfrage. Lesen Sie darüber, wie vielfältig Wissenschafter:innen der Universität Wien zu den brennenden Fragen des Anthropozäns forschen.

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 20 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.900 Mitarbeiter:innen, davon 6.900 Wissenschafter:innen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: Derzeit sind rund 89.000 nationale und internationale Studierende inskribiert; mit 178 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung. www.univie.ac.at