Ganzheitliche Bewertung von Windenergieanlagen-Antriebsstrangkonzepten in der frühen Produktentwicklungsphase

• Holistic comparison of wind turbine drivetrain concepts in early design stage

Harzendorf, Freia; Schelenz, Ralf (Thesis advisor); Stolten, Detlef (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021, 2022)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021

Kurzfassung

Die Wahl des Windenergieanlagen (WEA) Antriebsstrang-Konzepts in der frühen Produktentwicklungsphase wird bisher auf unvollständiger Informationsbasis getroffen. Sie ist zudem stark geprägt von subjektiven Erfahrungen der entscheidenden Entwicklungsingenieur*innen. Dabei werden teilweise die Gesamtsystemperspektive und Phasen des Produktlebenszyklus vernachlässigt. Der aktuell herrschende Kostendruck, als der größte Treiber für die gesamte Branche, erfordert jedoch ganzheitliche und objektivierte WEA-Antriebsstrang-Konzept-Entscheidungen in einer frühen Phase der Produktentwicklung. Die vorliegende Arbeit zielt auf die Entwicklung und Anwendung eines ganzheitlichen Bewertungsrahmens zur Durchführung von strukturierten und nachvollziehbaren WEA-Antriebsstrang-Konzept-Vergleichen in der frühen Produktentwicklungsphase ab. Um die Entscheidung zu objektivieren und deren Komplexität zu reduzieren, wird systematisch ein additives Zielsystem abgeleitet, welches eine Bewertung aus technischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten unter Berücksichtigung der Präferenzen der Entscheider*innen ermöglicht. Zur Quantifizierung der Zielausprägungen verschiedener WEA-Antriebsstrang-Konzepte werden parametrierbare physikalisch-empirisch basierte Modellansätze entwickelt und validiert. Hierbei wird für jede WEA-Antriebsstrang-Komponente und jede Lebenszyklusphase des WEA-Antriebsstrangs ein idealer Detaillierungsgrad identifiziert und implementiert. Die entwickelte Methode wird schließlich angewandt, um Aussagen darüber abzuleiten, welche Kombination an Systemeigenschaften auf eine Zukunftsfähigkeit von WEA-Antriebsstrang-Konzepten hindeutet, und welche Auslegungsziele Berücksichtigung finden sollten. Darüber hinaus ist die Bewertung von innovativen WEA-Antriebsstrang-Konzepten sichergestellt. Die Anwendung des methodischen Ansatzes in der Industrie kann zu objektivierten und damit verbesserten WEA-Antriebsstrang-Konzept-Entscheidungen führen.

Einrichtungen

• Chair for Wind Power Drives [412010]