Neue Impulse für Windkraft-Systeme

Prof. Po Wen Cheng übernimmt Stiftungslehrstuhl Windenergie

(PresseBox) (Stuttgart, ) Windenergie ist die wichtigste alternative Stromquelle in Deutschland und spielt nach dem Ausstieg aus der Kernkraft eine zentrale Rolle im Energiemix der Zukunft. An der Universität Stuttgart ist ihre Erforschung seit dem Jahr 2004 über einen durch Karl Schlecht, dem Gründer der Putzmeister AG in Aichtal geförderten Stiftungslehrstuhl am Institut für Flugzeugbau verankert. Mit der Besetzung des Stiftungslehrstuhls Windenergie (SWE) durch den Praktiker Prof. Po Wen Cheng, bisher leitender Ingenieur für die Entwicklung von Offshore-Windturbinen in der Europa-Sparte des amerikanischen Energiekonzerns General Electric, erhält das Forschungsgebiet nun neue Impulse. Der 41-jährige gebürtige Taiwanese folgt dem früheren Lehrstuhlinhaber Prof. Martin Kühn, der einen Ruf an die Universität Oldenburg annahm.

Neben den bisherigen Forschungsfeldern des SWE, zu denen insbesondere die Analyse der Gesamtdynamik von Windkraftanlagen mit Hilfe von Mehrkörpersimulationen sowie die durch die Lidar- Technologie (einem laser-optischen Verfahren) unterstützte Windmessung und Anlagesteuerung gehören, wird Cheng neue Fragestellungen angehen, die für die Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen an Land wie auf dem offenen Meer von großer Bedeutung sind. So sollen die bisherigen, eher deterministischen Modelle zur Berechnung der Auslegung und Lebensdauer von Windkraftanlagen abgelöst werden durch so genannte probabilistische Verfahren. Diese berücksichtigen, wie wahrscheinlich das Auftreten einer bestimmten Belastung beziehungsweise eines Fehlers ist. "Wir wollen Windenergiesysteme und Anlagen entwerfen, die innerhalb der 20 Jahre Lebensdauer eine optimale Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleisten und die gleichzeitig die Materialfestigkeit technisch und wirtschaftlich effektiv ausnutzen, um die Erzeugungskosten von Windstrom zu reduzieren", erklärt Cheng.

Ein weiteres Arbeitsfeld wird das durch den SWE im Sommer 2011 initiierte süddeutsche Windenergie-Forschungsnetzwerk "WindForS" sein, das der Windenergie auch in den hügeligen Regionen Süddeutschlands zum Durchbruch verhelfen soll. In diesen topologisch komplexen Regionen ist die Planung von Windparks besonders schwierig: Wie stark der Wind auf einem Berg weht, lässt sich mit konventionellen Windmodellen schwer vorhersagen und die unregelmäßigen Belastungen auf die Anlage und der Transport der riesigen Rotorblätter auf einen Bergrücken stellen beachtliche Herausforderungen dar. In "WindForS" wollen die Forscher beispielsweise bessere Methoden entwickeln, um das Windvorkommen zu messen sowie das aerodynamische Profil der Rotorblätter von Windenergieanlagen hinsichtlich Lärmabstrahlung und aerodynamischem Wirkungsgrad optimieren. Gemeinsam mit dem Windcluster Baden-Württemberg wurde ein süddeutsches Windenergie-Testfeld beantragt, das auch Industriepartnern zur Verfügung stehen soll. Die Anforderungen für ein solches Testfeld hat der SWE der Universität Stuttgart federführend erarbeitet.

In die Lehre bringt Cheng Erfahrungen ein, die er als Leiter des "Edison Engineering Development Program", dem Nachwuchsprogramm bei General Electric, gewinnen konnte. "Es war für mich immer erfrischend und interessant, wie junge Uni-Absolventen die Fragestellungen der Industrie aus ganz anderen Blickwinkeln angehen", sagt Cheng und möchte diese Kreativität in seinen Lehrveranstaltungen ganz bewusst fördern. So bauen die Studierenden der Projektlehrveranstaltung Windenergieentwurf derzeit eine Windkraftanlage nach der Idee eines Jungen aus Malawi, die auch unter den einfachen Infrastrukturbedingungen in Afrika gebaut und betrieben werden kann.

Fokus im Offshore-Bereich

Prof. Po Wen Cheng wurde 1970 in Taiwan geboren. Er studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der Technischen Universität Berlin und war anschließend am Institut für Windenergie der Technischen Universität Delft/Niederlande als wissenschaftlicher Mitarbeiter tätig. 2002 promovierte er dort über eine Zuverlässigkeitsmethode für Extremlasten von Offshore Windkraftanlagen. Seit 2003 arbeitete er als Ingenieur bei der General Electric (GE) Wind Energy in Salzbergen in verschiedenen Positionen. Zuletzt war er als "principal engineer" an der Entwicklung der GE-Offshore-Windturbine aktiv beteiligt und gleichzeitig als Leiter des Nachwuchsprogramms "Edison Engineering Development Program" für die Windenergiesparte des Konzerns in Europa zuständig.

Bereits während seiner Industrietätigkeit war Prof. Cheng an nationalen und internationalen Forschungsvorhaben zum Thema Offshore-Windenergie beteiligt. Hierzu gehörten unter anderem das erste große Offshore-Windenergie- Forschungsprojekt in Utgrunden, Schweden und das bisher größte von der EU finanzierte Windenergie-Forschungsprojekt "UpWind", an dem auch der SWE der Universität Stuttgart beteiligt war.

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