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Teil LBF

Das Projekt "Teil LBF" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Standort Kranichstein durchgeführt. Für die tragenden Bauteile von Windkraftanlagen kommen nur Werkstoffe mit einer hohen Wechselfestigkeit und Zuverlässigkeit in Frage. Deswegen und aufgrund der nahezu unbegrenzten konstruktiven Freiheiten sind schon heute ca. 30 % des Gondelgewichts aus duktilem Gusseisen. Besonders in der Offshore-Windenergie sind aufgrund der hohen Risiken Neuentwicklungen ohne Zertifizierung nicht durchsetzbar. Im vorliegenden Projekt wurde auf Basis des bewährten Sphäroguss ein höherfester Werkstoff entwickelt und untersucht. Für die Zertifizierung durch den Germanischen Lloyd wurden umfangreiche Versuchsreihen durchgeführt und zusätzlich ein bruchmechanisches Sicherheitskonzept erarbeitet.

Entwicklung eines anwendungsorientierten Bemessungs- und Überwachungsmodells für Offshore Gründungskonstruktionen unter zyklischer Belastung

Das Projekt "Entwicklung eines anwendungsorientierten Bemessungs- und Überwachungsmodells für Offshore Gründungskonstruktionen unter zyklischer Belastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 7 Bauwerkssicherheit, Fachgruppe 7.2 Ingenieurbau durchgeführt. Fokus des Verbundvorhabens ist das Langzeitverhalten von Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen, das mit gängigen Bemessungsverfahren nur unzureichend erfasst wird. Entfestigungs- und Selbstheilungseffekte bei hochzyklischer Bodenbeanspruchung werden durch Materialprüfung, numerische Berechnungsmethoden, Modellversuche und Feldbeobachtungen identifiziert, beschrieben und verifiziert. Ziel ist es, sichere Bemessungskonzepte für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Monopile-, Tripod- und Flachgründungen zu entwickeln. Einer höheren Betriebssicherheit dient die Entwicklung eines Dauerüberwachungssytems mit strukturintegrierter Sensorik zur Erfassung kritischer Veränderungen der Systemdynamik. Der angestrebte Nutzen ist eine wirtschaftlichere Dimensionierung von OWEA-Gründungen.

Verifikation von Offshore-WEA (OWEA)

Das Projekt "Verifikation von Offshore-WEA (OWEA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Stahlbau durchgeführt. Ziel des hier beantragten Forschungsprojektes ist die Untersuchung des Einflusses der Tragstruktur auf die Gesamtdynamik der Repower 5M. Das Vorhaben ist eingebettet in das Verbundforschungsprojekt 'Verifikation von Offshore-WEA', welches vom Stiftungslehrstuhl Windenergie, Prof. Kühn, koordiniert wird. Dazu soll zunächst ein System zur Simulation beliebiger aufgelöster Tragstrukturen mit einem Programm zur Simulation des Gesamtsystems gekoppelt werden. Anschließend wird der Einfluss der Tragstruktur auf die Gesamtdynamik und die dynamischen Belastungen von aufgelösten Tragstrukturen unter kombinierter aerodynamischer und hydrodynamischer Belastung untersucht. Nur die wissenschaftlich abgesicherte Verifikation der Gesamtdynamik von Offshore-WEA, für die die hier durchgeführte Tragstrukturanalyse von großer Bedeutung ist, bietet Planungssicherheit für zukünftige Offshore-Windenergieprojekte. Zusammen mit den Partnervorhaben aus dem Arbeitspaket 3 liefert das hier beantragte Teilvorhaben mit der Verifikation der Tragstruktur der REpower 5M unter realen Offshore-Bedingungen einen wichtigen Beitrag zur sicheren und wirtschaftlichen Auslegung der OWEA für die geplanten Projekte als Ganzes.

Gründungen von Windenergieanlagen unter zyklischer Belastung

Das Projekt "Gründungen von Windenergieanlagen unter zyklischer Belastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Germanischer Lloyd Oil and Gas GmbH durchgeführt. Fokus des Verbundvorhabens ist das Langzeitverhalten von Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen, das mit gängigen Bemessungsverfahren nur unzureichend erfasst wird. Entfestigungs- und Selbstheilungseffekte bei hochzyklischer Bodenbeanspruchung werden durch Materialprüfung, numerische Berechnungsmethoden, Modellversuche und Feldbeobachtungen identifiziert, beschrieben und verifiziert. Ziel ist es, sichere Bemessungskonzepte für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Monopile-, Tripod- und Flachgründungen zu entwickeln. Einer höheren Betriebssicherheit dient die Entwicklung eines Dauerüberwachungssytems mit strukturintegrierter Sensorik zur Erfassung kritischer Veränderungen der Systemdynamik. Der angestrebte Nutzen ist eine wirtschaftlichere Dimensionierung von OWEA-Gründungen.

PROTEST - PROcedures for TESTing and measuring wind energy systems

Das Projekt "PROTEST - PROcedures for TESTing and measuring wind energy systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. One of the major causes of failures of mechanical systems (e.g. drive trains, pitch systems, and yaw systems) in wind turbines is insufficient knowledge of the loads acting on these components. The objective of this pre-normative project is to set up a methodology that enables better specification of design loads for the mechanical components.The design loads will be specified at the interconnection points where the component can beisolatedfrom the entire wind turbine structure (for gearboxes for instance the interconnection points are the shafts and the attachments to the nacelle frame). The focus will be on developing guidelines for measuring load spectra at the interconnection points during prototype measurements and to compare them with the initial design loads. Ultimately, the new procedures for the mechanical components will be brought at the same high level as the state-of-the-art procedures for designing and testing rotor blades and towers which are critical to safety

Modellbasierte Entwicklung von Windenergieanlagen - MBE-Wind

Das Projekt "Modellbasierte Entwicklung von Windenergieanlagen - MBE-Wind" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordex Energy GmbH durchgeführt. Entwicklung eines Modellierungssystems für die Simulation von Windenergieanlagen (EA) unter Verwendung eines allgemein verfügbaren MKS-Tools. Methodenentwicklung in der Modellierungs- und Solvestechnologie. Methoden- und Softwareentwicklung eines Moduls für die Berechnung von aeroelastischen Wechselwirkungen inclusive Validierung. Entwicklung messtechnisch validierter Teilmodelle. Zertifizierung der entwickelten Software und Methoden.

Verbesserungen in der Modellierung von GFK-Laminaten unter schwingender Beanspruchung

Das Projekt "Verbesserungen in der Modellierung von GFK-Laminaten unter schwingender Beanspruchung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk durchgeführt. Ziel des Leitprojektes ist es, den Stromertrag aus Windenergie signifikant zu steigern. Ein wesentlicher Entwicklungsansatz der Firma Repower zielt darauf ab, auch große Offshore-Rotorblätter vollständig aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) zu fertigen. Auf struktureller Ebene bedeutet der Verzicht auf Gurte aus CFK, dass größere Bauteilverformungen unter Last auftreten werden. Die maximale Lebensdauer der Rotorblätter wird damit stark durch das Auftreten von Zwischenfaserbrüchen (Zfb) geprägt werden. Durch eine geeignete Laminatauslegung sollen jedoch weiterhin vergleichbare Lebensdauern der Rotorblätter erreicht werden. Die Einflussgrößen auf das Auftreten von Zwischenfaserbrüchen und die Entwicklung von Folgeschäden sollen systematisch untersucht werden. Zur Abbildung der stetig ansteigenden Zfb-Rissdichten bei dynamischer Beanspruchung mit konstanter Oberspannung werden in den numerischen Analysen sukzessiv sinkende Basisfestigkeiten zugrunde gelegt. In der Förderdauer des Leitprojekts werden die neuen Erkenntnisse über Konstruktionsrichtlinien zur Optimierung des endgültigen Laminataufbaus der neuen Rotorblattgeneration genutzt.

Netzintegration von Offshore Großwindanlagen - Grundlast von der Nordsee

Das Projekt "Netzintegration von Offshore Großwindanlagen - Grundlast von der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Fritz-Süchting-Institut für Maschinenwesen durchgeführt. Machbarkeitsstudie zu einem integrierten Einsatz von Windkraft, Kavernenbau, Gaslagerstätten, Schwachgasverstromung und Gaskraftwerk, um eine Energieerzeugung Offshore zu ermöglichen, sodass das Onshore Verbundnetz mit Grundlast von der Nordsee versorgt wird. Die Durchführbarkeit des Konzeptes mit integrativem Einsatz unterschiedlicher Ressourcen soll zunächst im Rahmen einer einjährigen Studie von Partnern der Arbeitsgemeinschaft geprüft werden. Hierzu gehören die Arbeitspunkte: Anwendung von Druckluftspeicher-Gasturbinen-Kraftwerken als Puffer für fluktuierende Windenergie-Produktion, Entwicklung von Schwachgasvorkommen, Verstromung stickstoffreicher Erdgase (Schwachgas), Verminderung des erforderlichen Brennstoffeinsatzes zur Bereitstellung einer vorgegebenen elektrischen Leistung, kompatible Einbindung der Summenleistung durch ein Management-System und Einschätzung ob diese optimierte Art der Stromerzeugung als volkswirtschaftlich rentabel einzuschätzen ist. Da die Rahmenbedingungen für einen solchen Ausbau umwelt- und volkswirtschaftlich verträglich sind, könnte die Windenergie im Falle positiver Ergebnisse längerfristig ohne Subventionen wettbewerbsfähig sein. Ziel Teilprojekt Teilprojekt: Nachweis der Standsicherheit bei thermomechanisch gekoppelter Wechselbeanspruchung: Entsprechend der fluktuierenden Windenergie werden Druckluftspeicher in Zyklen von Tagen bis Wochen umgeschlagen. Erfahrungen über die Auswirkungen einer zyklischen Kavernenfahrweise auf das Tragverhalten stehen nicht zur Verfügung. Durch geeignete Laborversuche und Simulationsberechnungen auf der Basis der aktuellen Continuum-Damage-Methode soll untersucht werden, welche Druckwechselbeanspruchungen vom Gebirge aufgenommen werden können, bzw. welche Druckspiele und Lastwechselfrequenzen zulässig sind. Von besonderer Relevanz hierbei ist insbesondere die thermomechanisch gekoppelte Beanspruchung der Speicherkavernen bei Innendruckabsenkung. Durch die Ausspeicherung komprimierter Druckluft resultiert eine Reduktion des Stützdruckes und in der Konsequenz eine mechanische Beanspruchung des Gebirges. Überlagert wird diese mechanische induzierte Gebirgsbeanspruchung durch Thermospannungen in Folge Abkühlung der Druckluft bei Dekompression. Die Addition der mechanisch und thermisch induzierten Beanspruchungen kann abhängig von der Druckdifferenz, der Speicherrate, der Gebirgstemperatur, der Teufenlage der Kavernen, dem Kriech- und Festigkeitsverhalten des anstehenden Steinsalzgebirges und der Frequenz der Wechselbeanspruchung in einer Überbeanspruchung des konturnahen Gebirges mit der Konsequenz von Konturbrüchen / Abschalungen resultieren.

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