Upscaling, concept design and comparison of concepts of future three-bladed20 MW offshore wind turbines

Abstract

Inside this report initially the scientific background on the history of wind turbines, on modern wind turbines and on upscaling are explained. Subsequently, several so-called “State of the Art” turbines (≥ 10 MW, resp. ≥ 8 MW) are described and their technical specifications are listed. A turbine is selected and the parameters are scaled up to 20 MW nominal power output, according to the theoretical basics. Furthermore, aspects from current scientific literature are considered (concept design). Finally, an objective comparison of two 20 MW wind turbines is carried out, and a recommendation for further research projects at HAW Hamburg is made. The work finishes with a summary of the results as well as an outlook.

Diese Arbeit umfasst zunächst eine Darstellung der wissenschaftlichen Grundlagen zu den Themen Geschichte der Windenergieanlagen, moderne Windenergieanlagen sowie Hochskalierung. Im Anschluss daran werden mehrere sogenannte „State of the Art“ (Stand der Technik) Turbinen (≥ 10 MW, bzw. ≥ 8 MW) beschrieben und deren technischen Spezifikationen aufgelistet. Es wird eine Turbine ausgewählt und die Parameter werden entsprechend den theoretischen Grundlagen auf 20 MW Leistung hochskaliert. Weiterhin werden Aspekte aus aktueller wissenschaftlicher Literatur berücksichtigt (Konzeptgestaltung). Schlussendlich wird ein objektiver Vergleich zweier 20 MW Windenergieanlagen durchgeführt, aus dem eine Empfehlung für zukünftige Forschungsvorhaben an der HAW Hamburg hervorgeht. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse sowie einem Ausblick.