Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lebensdauerprognose bei Offshore-Windenergieanlagen

17.04.2009
Die an den Fundamenten rütteln
Langzeitverformungen prognostizieren

Bis zu 50 Windparks sind vor der deutschen Nord- und Ostseeküste geplant und der Bau soll bald beginnen. Da zeigt sich, dass Methoden und Richtlinien fehlen, um die Fundamente unter den speziellen Bedingungen sicher zu bemessen.

Weil mit zunehmender Schiefstellung der Gründung die Anlagen auszufallen drohen, bringen Ingenieure um Prof. Dr.-Ing. Theodor Triantafyllidis (TU Karlsruhe) mit Hochdruck ihre Ergebnisse aus dem SFB 398 an der Ruhr-Universität Bochum zur Anwendung für die Lebensdauer-Prognose von Offshore-Windenergieanlagen.

RUBIN im Internet
Den gesamten Beitrag mit Bildern finden Sie im Internet unter
http://www.rub.de/rubin
Ratlose Bauherren: wenn die Normen fehlen
Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) versprechen hohe Energieausbeuten und mehr Akzeptanz als ihre Pendants auf dem Lande (onshore). Für 17 Parks in der Nordsee sowie drei in der Ostsee gab das zuständige Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) bereits grünes Licht. Doch die Auslegung der OWEA-Fundamente in der Deutschen Bucht stellt die Geotechnik-Ingenieure vor schwerwiegende, bisher ungelöste Probleme. Während der erwünschten Mindestlebensdauer von zwanzig Jahren wirken Milliarden Lastspiele mit unterschiedlicher Amplitude (Zyklen) auf die Gründungen ein. Doch lassen sich weder die Erfahrungen von anderen Offshore-Windparks (geringere Wassertiefe) noch die konventioneller Offshore-Bauwerke wie Ölbohrplattformen auf die neuen Anlagen übertragen.

Meeresboden im Labortest

Aufbauend auf den Ergebnissen des Bochumer Sonderforschungsbereichs (SFB 398) prognostizieren Prof. Triantafyllidis und sein Team nun mögliche Langzeitverformungen mit dem Ziel, die Lebensdauer von OWEA-Gründungen mittels Computersimulation vorauszusagen. "Wie im Zeitraffer wollen wir auf diese Weise mehrere Jahrzehnte des Betriebs einer Anlage innerhalb weniger Stunden am Rechner abbilden", sagt Dr.-Ing. Torsten Wichtmann. Die Grundlage dafür bildet die Methode der Finiten Elemente und ein Materialmodell, das über die Beziehung zwischen Spannungen (Lasten) und Dehnungen (Verformungen) die wesentlichen Aspekte des Bodenverhaltens bei zyklischer Belastung beschreibt. Dafür führten die Ingenieure sog. Elementversuche durch, bei denen "Bodenelemente" (die das Umfeld der Gründung widerspiegeln) im Labor unter definierten Randbedingungen zyklisch belastet wurden.

Praxisziel: unkomplizierte Lebensdauerschätzung

Das entwickelte Finite-Elemente-Modell einer OWEA-Monopile-Gründung (Einzelpfahl-Gründung) entspricht einem realen Bauprojekt. Die gewählte Methode erwies sich als prinzipiell für die Prognose von Langzeitverformungen von OWEA-Gründungen geeignet. Sie wird nun sukzessive verbessert, indem etwa die Zyklenanzahl erhöht wird (Versuche bisher mit 2 Mio. Lastspielen) und auch ein Richtungswechsel von Wind- und Wellenbelastung berücksichtigt werden soll. Zudem werden Modellversuche mit einer im Maßstab 1:100 verkleinerten Windenergieanlage durchgeführt. Die Ergebnisse sollen schließlich Diagramme für die Praxis liefern, die eine einfache Abschätzung der Lebensdauer einer OWEA ermöglichen.

Weitere Themen im SFB-RUBIN

Weitere Themen in RUBIN: "Garantiert sicher - planen, bauen, überwachen", Interview mit Prof. Dr. Friedhelm Stangenberg (Sprecher des SBF 398); "Simulierte Alterung: Referenzbauwerke präzisieren Lebensdauerprognose" (Lehrstuhl für Stahl- und Spannbetonbau); "Straßen im Stress: Wie Betonbauwerke auf dynamische Belastung reagieren" (Lehrstuhl für Baustofftechnik); "Der Beton lebt: Lebensdauerprognose von Betontragwerken" (Baumechanik/Baudynamik, Universität Kassel, Lehrstuhl für Statik und Dynamik, Ruhr-Universität Bochum); "Eigendynamik unerwünscht: Wie Druckwellen von Hochgeschwindigkeitszügen wirken" (Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwesen, Ingenieurbüro Niemann&Partner, Bochum); "Müde Metalle: Lebensdaueranalysen zyklisch beanspruchter Stahltragwerke" (Lehrstuhl für Statik und Dynamik), "Mit Zufällen rechnen: Stochastische Strukturoptimierung bei der Lebensdauerprognose"; SFB 398: Projekt-Überblick. RUBIN "SFB 398" ist erhältlich am Lehrstuhl für Entwurf und Konstruktion - Massivbau der Ruhr-Universität, Sekretariat: Tel. 0234/32-25980, E-Mail: gisela.wegener@ruhr-uni-bochum.de

Weitere Informationen

Prof. Dr.-Ing. Theodor Triantafyllidis, Dr.-Ing. Torsten Wichtmann, Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF), TU Karlsruhe, Tel.: 0721/608-2220, -2235, E-Mail: triantafyllidis@ibf.uka.de, torsten.wichtmann@ibf.uka.de

Redaktion: Barbara Kruse

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Schaltbare Flüssigkeiten verbessern Energieeffizienz von Gebäuden
16.01.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Mit mikroskopischen Luftblasen dämmen
15.01.2018 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie