Fraunhofer IFAM schafft mit FOKUS-Wind eine bundesweit einzigartige Validierungskette für autonome Offshore-Systeme

fTeilen

Mit einer Förderung von 8,85 Millionen Euro durch das Bundesministerium
für Wirtschaft und Energie baut das Fraunhofer IFAM eine neue
Forschungsinfrastruktur für die Windenergie auf. Im Vorhaben FOKUS-Wind
entsteht an den Institutsstandorten Bremen, Cuxhaven und Helgoland
erstmals eine durchgängige Test- und Validierungskette für autonome
Systeme in Offshore-Windparks.

Unternehmen und Forschungseinrichtungen
können dort künftig Drohnen, Robotik und intelligente Sensorsysteme unter
praxisnahen Bedingungen entwickeln, erproben und qualifizieren. Ziel ist
es, deren zuverlässigen und wirtschaftlichen Einsatz für Inspektion,
Wartung und Zustandsüberwachung von Offshore-Windparks zu ermöglichen.

Mit dem Ausbau der Offshore-Windenergie entstehen Windparks zunehmend
weiter von der Küste entfernt. Dadurch steigen Aufwand, Kosten und Risiken
für Betrieb, Inspektion und Wartung. Bereits heute zählen diese Faktoren
zu den wesentlichen Bestandteilen der Stromgestehungskosten. Drohnen,
Robotik und intelligente Sensorsysteme können Arbeitsabläufe
automatisieren, Fachkräfte entlasten und den Betrieb von Offshore-
Windparks effizienter und sicherer gestalten. Voraussetzung für ihren
breiten Einsatz sind geeignete Möglichkeiten zur Erprobung und Validierung
unter realitätsnahen Bedingungen.

Bislang fehlt es jedoch an geeigneten Infrastrukturen, in denen diese
Technologien unter realen Einsatzbedingungen umfassend getestet werden
können. Mit FOKUS-Wind reagiert das Fraunhofer IFAM auf diesen Bedarf und
errichtet eine mehrstufige Forschungsinfrastruktur im Großmaßstab. Damit
lassen sich autonome Systeme künftig für typische Einsatzszenarien im
Windpark systematisch bewerten und qualifizieren.

Durchgängige Validierungskette vom Labor bis in die Nordsee

Zentrales Element von FOKUS-Wind ist eine standortübergreifende
Validierungskette, die verschiedene Entwicklungs- und Erprobungsstufen vom
Labor bis zur Demonstration unter realen Offshore-Bedingungen abbildet.

Am Fraunhofer IFAM in Bremen entsteht eine hochkontrollierte
Laborumgebung. Hier können frühe Entwicklungsphasen sowie Interaktionen
zwischen Robotiksystemen und Oberflächen unter reproduzierbaren
Bedingungen untersucht werden. Damit bildet der Standort den Ausgangspunkt
für die mehrstufige Infrastruktur.

Die nächste Entwicklungs- und Erprobungsstufe erfolgt am Offshore Drone
Campus Cuxhaven (ODCC). Mit dem im September 2024 eröffneten Standort
verfügt das Fraunhofer IFAM bereits über eine europaweit einzigartige
Test- und Entwicklungsumgebung für Offshore-Drohnen. Flugflächen
unmittelbar an der Küste sowie direkte Flugkorridore über die Nordsee
ermöglichen eine praxisnahe Erprobung. Im Rahmen von FOKUS-Wind wird die
bestehende Forschungsplattform gezielt um großskalige Teststrukturen
erweitert. Geplant sind unter anderem ein Gondelsimulator mit
bewegungsfähiger Plattform, ein Transition-Piece-Mock-up,
Rotorblattsegmente mit definierten Fehlerbildern sowie ein großvolumiger
Drohnenkäfig.

Den Abschluss der Validierungskette bildet der Standort Helgoland. Die
Hochseeinsel bietet ideale Voraussetzungen, um Technologien unter realen
Offshore-Bedingungen zu demonstrieren und langfristig zu erproben. Mit dem
Testzentrum für Maritime Technologien verfügt das Fraunhofer IFAM dort
über etablierte Forschungs- und Testkapazitäten, die als Reallabor für
maritime Technologien genutzt werden.

»Mit der Kombination aus Laborumgebung, Nearshore-Testfeld in Cuxhaven und
der Erprobung unter realen Offshore-Bedingungen vor Helgoland schaffen wir
eine mehrstufige Validierungskette für autonome Systeme. Sie ermöglicht
es, Technologien und Betriebsprozesse schrittweise vom Labor bis zum
praktischen Einsatz im Offshore-Windpark zu qualifizieren und ihre
Einsatzfähigkeit belastbar nachzuweisen«, erklärt Dr. René Neuholz,
Projektleiter FOKUS-Wind am Fraunhofer IFAM.

Qualifizierung, Standardisierung und Zertifizierung – Der Weg in die
industrielle Anwendung

Neben Forschung und Technologieentwicklung kann die neue Infrastruktur
auch für Schulungs-, Trainings- und Qualifizierungsmaßnahmen genutzt
werden. Sie ermöglicht es, neue Arbeitsabläufe zu erproben, den Umgang mit
den Technologien zu trainieren und den Wissens- und Technologietransfer
zwischen Wissenschaft und Industrie zu fördern.

Das Team von FOKUS-Wind unterstützt zudem die Entwicklung
organisatorischer Voraussetzungen für den Einsatz autonomer Systeme. Dazu
gehören neue Betriebskonzepte, die Integration digitaler Lösungen in
bestehende Organisations- und Betriebsstrukturen sowie die
Weiterentwicklung von Abstimmungs- und Freigabeprozessen zwischen
Betreibern, Dienstleistern und Behörden. So können technische Innovationen
und die dafür erforderlichen Arbeits- und Kooperationsprozesse gemeinsam
entwickelt und unter realen Einsatzbedingungen bewertet werden.

Darüber hinaus schafft die Testumgebung die Grundlage für standardisierte
Prüfverfahren und zukünftige Zertifizierungen. Herstellerneutrale
Schnittstellen, definierte Prüfverfahren und reproduzierbare
Testbedingungen sollen die Vergleichbarkeit von Ergebnissen verbessern und
die Entwicklung neuer Systeme beschleunigen.

Das Vorhaben stößt bereits auf großes Interesse in der Branche und wird
von Windparkbetreibern, Industrieunternehmen,
Zertifizierungsorganisationen und Branchenverbänden unterstützt. FOKUS-
Wind startet mit einer Laufzeit von vier Jahren. Anschließend steht die
Infrastruktur Unternehmen und Forschungseinrichtungen dauerhaft als offene
Plattform zur Verfügung, um autonome Technologien für die Offshore-
Windenergie zu testen, zu bewerten und in die industrielle Anwendung zu
bringen.

Förderhinweis

Im Rahmen des 8. Energieforschungsprogramms erhält das Fraunhofer IFAM aus
dem Sondervermögen »Infrastruktur und Klimaneutralität« des
Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) eine Förderung von
rund 8,85 Millionen Euro
Förderkennzeichen 03TE2003
Projektlaufzeit 01.08.2026 – 30.07.2030