HeliOW-Abschlussbericht Hubschraubereinsätze in Offshore-Windparks

Abstract

Das Verbundvorhaben HeliOW (Hubschrauber-Einsätze in Offshore-Windparks) diente der systematischen Untersuchung von Hubschraubereinsätzen in Offshore-Windparks. Dazu wurde schwerpunktmäßig der Einfluss des Nachlaufs einer Windenergieanlage auf die flugdynamische Reaktion eines Hubschraubers untersucht. Das Verbundvorhaben wurde innerhalb des 6. Energieforschungsprogramms im Zeitraum 01/2017 – 03/2020 mit den Verbundpartnern Eberhard Karls Universität Tübingen, Universität Stuttgart, Technische Universität München und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. durchgeführt. Ziel des Projektes war die Erarbeitung wissenschaftlicher rundlagen für die Prüfung und Bereitstellung von Empfehlungen zur Überarbeitung bestehender Regularien für die zuständigen Behörden. In Zusammenarbeit mit den assoziierten Partnern Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), Luftfahrtbundesamt (LBA), Bundespolizei Fliegergruppe (BPOLFLG), Windpark Heliflight Consulting GmbH (WHC) und Helicopter Travel Munich GmbH (HTM) wurden repräsentative Einsatzszenarien für Hubschraubereinsätze in Offshore-Windparks definiert. Diese waren zum einen der Einflug in den Nachlauf drehender Windenergieanlagen (WEA) und zum anderen der Schwebeflug hinter nichtdrehenden WEA. Es wurde eine multidisziplinäre Simulationskette aufgebaut. Zunächst wurden der Zu- und Nachlauf einer realen Multi-MW WEA mit maritimem Charakter unter Verwendung eines UAS (Unmanned Aircraft System) durch die Universität Tübingen vermessen. Diese Daten wurden von der Universität Stuttgart für die Validierung ihrer WEA-Modelle im CFD (Computational Fluid Dynamics)- Code Flower genutzt. Zusätzlich wurden von der Universität Stuttgart hochaufgelöste CFD-Rechnungen durchgeführt, um den WEA-Nachlauf für die ausgewählten Einsatzszenarien realitätsnah zu berechnen. Ein Meilenstein des Projektes bildete die erfolgreiche Implementierung der resultierenden, sehr großen Geschwindigkeitsfelder (bis zu 128 GB) in die Echtzeitsimulation des AVES (Air Vehicle Simulator) des DLR. Damit konnten Pilotenstudien auf der Bewegtplattform des AVES durchgeführt werden. Hierbei kam die maritime Sichtsimulation des AVES in Verbindung mit einer Nachbildung des Global Tech I Offshore-Windparks zum Einsatz. Im Rahmen der Versuche beurteilten die Piloten die Stärke der Turbulenz sowie ihre Arbeitsbelastung für die ausgewählten Einsatzszenarien. Darüber hinaus wurden die Geschwindigkeitsfelder in die flugdynamische Simulation der Technischen Universität München eingebunden. Anhand der Desktopsimulationen der TUM sowie der Pilotenstudien des DLR war eine Bewertung des Einflusses eines WEA-Nachlaufs auf die Steuerbarkeit des Hubschraubers möglich. Für die untersuchten Einsatzszenarien ergaben sich mit den getroffenen Vereinfachungen der Modellierungen in der Simulationskette und den daraus resultierenden Einschränkungen keine kritischen Flugzustände für den Hubschrauber. Daher kann momentan davon ausgegangen werden, dass die Sicherheitsabstände und Flugverfahren wie sie für die untersuchten Einsatzszenarien derzeit praktiziert werden aus Sicht der Flugsicherheit kein Handlungsbedarf für die Behörden und Operateure zur Überarbeitung besteht. Eine abschließende Bewertung der in HeliOW ermittelten Ergebnisse kann jedoch erst nach einer vollständigen Validierung der im Projekt verwendeten Modelle erfolgen. Dazu müssen experimentelle Daten über das Projekt HeliOW hinaus gewonnen werden.