Title: Einfluss der Rotorblattwinkelverstellung auf den Ertrag von Windkraftanlagen
Other Titles: Influence of blade pitch angle on wind turbine energy yield
Language: Deutsch
Authors: Wimmer, Alexander 
Qualification level: Diploma
Advisor: Willinger, Reinhard 
Assisting Advisor: Öttl, Christoph 
Issue Date: 2020
Citation: 
Wimmer, A. (2020). Einfluss der Rotorblattwinkelverstellung auf den Ertrag von Windkraftanlagen [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2020.62240
Number of Pages: 78
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Zweck dieser Arbeit ist die Untersuchung von zwei Windkraftanlagentypen, welche aus Geheimhaltungsgründen als „Anlage A“ und „Anlage B“ bezeichnet werden. Von Interesse ist der erzielbare Ertrag bei unterschiedlichen Pitchwinkeln. Um die Form der Rotorblätter zu erhalten, wurden die Windkraftanlagen mit 3D-Laserscannern eingescannt. Die erhaltenen Punktewolken konnten mit einem Python Script weiterverarbeitet und Profilschnitte extrahiert werden. Mit der freien Software QBlade wurde die Profilumströmung der Profile an unterschiedlichen radialen Positionen berechnet, um die entstehenden Kräfte in Form von dimensionslosen Beiwerten zu erhalten. Profilpolaren stellen diese Beiwerte in Abhängigkeit der Anströmrichtung dar. Die Profilschnitte wurden dann weiter mit ihren Abmessungen und ihrer Lage im Raum zu einem Rotorblattmodell zusammengefügt. Gemeinsam mit dem Windfeld konnte nun eine Simulation, welche nach der „Lifting-Line-Methode“ arbeitet, durchgeführt werden. Der Ertrag wurde nun mit der erhaltenen Leistung und den ortsbezogenen Windmessungen berechnet. Aus der Simulation erhält man nicht nur Aufschluss über die Leistung, sondern auch über viele andere Parameter, wie die Reynoldszahl, die relative Antrömgeschwindigkeit und den aerodynamischen Anstellwinkel. Diese Parameter wurden anschließend mit den Werten zur Auslegung der Simulation verglichen und ihr Einfluss überprüft, um so die erhaltenen Ergebnisse interpretieren zu können. Die Pitchwinkel wurden nicht nur bei allen drei Rotorblättern gemeinsam verändert, sondern es wurde auch der Einfluss der Winkelabweichung einzelner Rotorblätter untersucht.

The purpose of this work is the investigation of two types of wind turbines, which for reasons of confidentiality are referred to as „System A“ and „System B“. The yield that can be achieved at different pitch angles is of interest. In order to get the shape of the rotor blades, the wind turbines were scanned with 3D laser scanners.The point clouds obtained could be further processed with a Python script and profile sections could be extracted. With the free software QBlade, the profile flow around the profiles at different radial positions was calculated in order to obtain the resulting forces in the form of dimensionless coefficients. Polar diagrams represent these coefficients depending on the inflow direction. The profile sections were then further combined with their dimensions and their position in space to form a rotor blade model. Together with the wind field, a simulation could now be carried out, which works according to the „lifting line method“. The yield was now calculated using the power received and the location-related wind measurements.The simulation not only provides information about the performance, but also about many other parameters such as the Reynolds number, the relative wind Speed and the aerodynamic angle of attack. These parameters were then compared with the values for the design of the simulation and their influence was checked, so that the results obtained could be interpreted. The pitch angles were not only changed together for all three rotor blades, but the influence of the angular deviation of individual rotor blades was also examined.
Keywords: Windturbine; Blattwinkel; QBlade
wind turbine; pitch angle; QBlade
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2020.62240
http://hdl.handle.net/20.500.12708/15209
DOI: 10.34726/hss.2020.62240
Library ID: AC15703703
Organisation: E302 - Institut für Energietechnik und Thermodynamik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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