Lösungsansätze zur Vermeidung von Kabelschäden im Nahbereich von Offshore-Gründungsstrukturen unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Boden Interaktion, Teilvorhaben: Untersuchung der Entstehung und Maßnahmen zur Vermeidung von Kabelschäden mit Fokus auf die Strukturantwort

Description: In letzter Zeit ist es bei Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) vermehrt zu beginnenden Auskolkungen im Bereich des Seekabelanschlusses gekommen. Zudem waren bei einem Teil der Anlagen deutliche Abriebspuren an der Kabelummantelung zu sehen. Zum Zeitpunkt der Antragstellung ist daher zu vermuten, dass bei bestimmten Umgebungsbedingungen eine dynamische Wechselwirkung zwischen der Gründungsstruktur, dem Kabel und dem Seeboden dazu führt, dass eine Bewegung des Kabels angeregt wird und die Schutzummantelung durch Reibung am Bodenkontakt beschädigt wird. Ohne Maßnahmen zur Reduzierung der Kabelbewegung würde auf Dauer nicht nur der Kabelschutz, sondern auch das Kabel versagen. Bisher begegnen die Betreiber von OWEA diesem Problem, indem sie die Folgen und nicht die Ursachen behandeln: Bei Beobachtung einer beginnenden Kabelauskolkung wird meist eine Kolkschutzmatte oder eine zweite Steinschüttung als Lagesicherung aufgebracht. Diese Vorgehensweise ist jedoch nicht nur ökologisch bedenklich und unwirtschaftlich, sondern birgt u.a. das Risiko, dass das Kabel bei einer zweiten Schüttung beschädigt wird. In dem Gesamtvorhaben CableProtect sollen daher zunächst die Ursachen, die zur Anregung der Kabelbewegung führen, numerisch und experimentell untersucht und die wesentlichen Einflussparameter identifiziert werden. Um die Interaktion zwischen der Fluid-, Struktur- und Bodenmechanik erfassen zu können, werden dafür bewährte numerische Methoden (CFD/FEM/DEM) der einzelnen Fachgebiete verwendet, durch eine Schnittstelle gekoppelt und experimentell validiert. Anschließend werden mit dem numerischen Modell verschiedene Maßnahmen zur Verhinderung der Kabelanregung untersucht und Empfehlungen in Form eines technischen Merkblattes gegeben. Die ESOS Wind GmbH wird sich mit dem Teilvorhaben aufgrund ihrer praktischen Erfahrungen insbesondere an der Zustandsanalyse (AP1), den numerischen Untersuchungen (AP3) und der Entwicklung von Lösungsansätzen (AP4) des Vorhabens beteiligen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wind ? Offshore-Windkraftanlage ? Geotechnik ? Mathematisches Modell ? Numerisches Verfahren ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (Mitwirkung)
• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• ESOS Wind GmbH (Projektverantwortung)
• EnBW Energie Baden-Württemberg AG (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-09-01 - 2026-08-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Investigation of the origin and measures for the avoidance of cable damage with focus on the structural response
  Description: Recently, offshore wind turbines (WTGs) have increasingly experienced the onset of scouring in the area of the submarine cable connection. In addition, some of the turbines showed clear signs of abrasion on the cable sheathing. Therefore, at the time of the application, it is suspected that under certain environmental conditions, dynamic interaction between the foundation structure, the cable, and the seabed would result in stimulating movement of the cable and damaging the protective sheathing due to friction at the ground contact. Without measures to reduce cable movement, not only the cable protection but also the cable would fail in the long run. To date, WTG operators have addressed this problem by treating the consequences rather than the causes: When an incipient cable scour is observed, a scour protection mat or a second rockfill is usually applied as position protection. However, this approach is not only ecologically questionable and uneconomical, but also carries the risk of damaging the cable when a second fill is applied. In the overall project CableProtect, therefore, the causes leading to the excitation of the cable movement are first to be investigated numerically and experimentally and the main influencing parameters identified. In order to be able to capture the interaction between fluid mechanics, structural mechanics and soil mechanics, proven numerical methods (CFD/FEM/DEM) of the individual disciplines will be used for this purpose, coupled by an interface and validated experimentally. Subsequently, the numerical model will be used to investigate various measures to prevent cable excitation and recommendations will be given in the form of a technical bulletin. Based on its practical experience, ESOS Wind GmbH will participate in the subproject especially in the condition analysis (WP1), the numerical investigations (WP3) and the development of solution approaches (WP4) of the project. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128028

Status

Aktiv

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