Effiziente Nachweisführung für neue Rotorblattgenerationen, Teilvorhaben: Erarbeitung eines Multi-Fidelity-Ansatzes zur effizienten Simulation des Verformungs- und Versagensverhalten von Rotorblättern

Description: Der Umbau der Energieversorgung weg von fossilen Energieformen zu erneuerbaren Energien ist eine wesentliche Herausforderung unserer Zeit. Einen positiven Beitrag zum Umbau der Stromversorgung von fossilen Energieträgern in vielen Ländern der Welt kann die Windkraft leisten. Bei Windkraftanlagen hat sich eine typische hybride Bauweise der dreiblättrigen verstellbaren Windkraftrotoren mit Durchmessern von 130 - 240 m mit Anteilen von glas- und kohlenstofffaserverstärkten Polymeren in Schale und Gurt etabliert. Aufgrund auftretender Druck- und Schubspannungen in beulgefährdeten Bereichen werden zusätzlich Sandwichelemente mit Holz- und Polymerschaumkern sowie metallische Elemente im Bereich der Rotorblattwurzel eingesetzt. Diese hybride Bauweise bedingt darüber hinaus eine Vielzahl von Verbindungsstellen, meist stoffschlüssige Klebverbindungen. Prognosen zur Entwicklung der Windkraftbranche legen nahe, dass zukünftig individuelle kleinere konstruktive Anpassungen der Rotorblätter für verschiedene Standorte und der Einsatz alternativer Werkstoffe notwendig werden. Hierfür fehlen schnelle Nachweiskonzepte, da der Festigkeitsnachweis der Rotorblätter nach dem experimentell-simulativen Entwicklungsprozess und der Entwicklung der Fertigungsmethoden und aller Urformen mit Hilfe von aufwändigen statischen und zyklischen Versuchen am gesamten Rotorblatt geführt wird. In dem seltenen Fall des unvorhergesehenen Versagens im Ganzblatttest am Ende der Entwicklungskette können immense Kosten für Lieferverzögerungen, die Neukonstruktion des Rotorblattes sowie die Überarbeitung der Fertigungsmittel entstehen. Hier setzt das Vorhaben mit dem Ziel an, eine verkürzte und kostenreduzierte Entwicklungszeit für Design- und Materialanpassungen im Rotorblatt mit Hilfe eines neuen Nachweiskonzeptes zu entwickeln. Damit werden die Effizienz bei der Stromproduktion gesteigert und die Kosten gesenkt. Es adressiert damit die Mission Stromwende 2045 des 8. Energieforschungsprogramms.

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Tags: Glas ? Werkstoff ? Stromversorgung ? Fossiler Energieträger ? Energiewende ? Windenergie ? Stromerzeugung ? Erneuerbare Energie ? Windkraftanlage ? Windrotor ?

Region: Saxony

Bounding boxes: 13.25° .. 13.25° x 51° .. 51°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Technische Universität Dresden (Projektverantwortung)
• TÜV NORD EnSys GmbH & Co. KG (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-06-01 - 2027-11-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub-project: Development of a multi-fidelity approach for efficient simulation of the deformation and failure behavior of rotor blade
  Description: The conversion of the energy supply from fossil fuels to renewable energies is a major challenge of our time. Wind power can make a positive contribution to the transition away from fossil fuels in many countries around the world. In wind turbines, a typical hybrid design of three-bladed adjustable wind turbine rotors with diameters of 130 - 240 m with proportions of glass and carbon fiber-reinforced polymers in the shell and belt has become established. Due to the compressive and shear stresses that occur in areas at risk of buckling, sandwich elements with a wood and polymer foam core and metallic elements in the area of the rotor blade root are also used. This hybrid construction method also requires a large number of joints, mostly adhesive bonded joints. Forecasts on the development of the wind power industry suggest that in the future, smaller individual design adjustments to rotor blades for different locations and the use of alternative materials will be necessary. There is a lack of quick verification concepts for this, as the strength verification of the rotor blades is carried out after the experimental-simulative development process and the development of the production methods and all master molds with the help of complex static and cyclic tests on the entire rotor blade. In the rare case of unforeseen failure in the whole blade test at the end of the development chain, immense costs can arise for delivery delays, the redesign of the rotor blade and the revision of the production equipment. This is where the project comes in with the aim of developing a shortened and cost-reduced development time for design and material adaptations in the rotor blade with the help of a new verification concept. This will increase the efficiency of electricity production and reduce costs. It thus addresses the Electricity Turnaround 2045 mission of the 8th Energy Research Program. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139328

Status

Aktiv

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