Paul Krüger

Monday, September 25, 2023, 14:00

Seminar Room 02-102

Neben konventionellen Windkraftwerken (CWP) stellen AWES eine Möglichkeit der CO2-armen Energieproduktion dar. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerken sind Flugwindkraftwerke auf einen kontinuierlichen Wind angewiesen, um ihre Höhe zu halten. Landung und Start dieser Flugobjekte stellt ein Sicherheitsrisiko dar und ist möglicherweise wirtschaftlich ineffizient. In dieser Arbeit wird ein Mechanismus untersucht, der es einem Rotor- AWES erlaubt, auch bei fehlendem Wind die gewünschte Flughöhe zu halten und damit häufiges Starten und Landen überflüssig macht.

Durch Ziehen an der Verbindung zwischen AWES und Bodenstation wird dem Flugobjekt kinetische bzw. Rotationsenergie hinzugefügt. Diese kann anschließend in potenzielle Ener- gie umgewandelt werden, wodurch das Flugkraftwerk wieder an Höhe gewinnen kann. Dieser Mechanismus erinnert an ein Spielzeug-Jo-Jo und wird im Folgenden als „Reverse- Pumping“ bezeichnet.

Ziel dieser Arbeit ist die Analyse des Pumping-Mechanismus. Es werden mehrere Modelle hergeleitet, die das Verhalten des Flugwindkraftwerks beschreiben. Der Beitrag dieser Arbeit liegt in der Entwicklung eines möglichst genauen und gleichzeitig effizienten Modells. Die Modelle werden genutzt, um eine optimale Steuerung des Flugobjekts während des Pumping-Prozesses zu finden. Abschließend werden die Modelle in Hinblick auf Genauigkeit und Effizienz verglichen.

Es zeigt sich, dass das am stärksten vereinfachte der hergeleiteten Modelle für viele Szenarien nur geringfügig vom genauesten Modell abweicht. Die Kosten pro Auswertung sind für dieses Modell zwei Größenordnungen geringer. Es wurde eine Steuerung gefunden, mit der der Pumping-Mechanismus realisiert werden kann. Während des Prozesses wirken jedoch starke Kräfte auf das Flugobjekt, was in der Praxis zu Komplikationen führen kann.