Kurzbeschreibung
Die Nutzung erneuerbarer Energien, wie der Windkraft, ist ein vielversprechender Weg, in Zukunft CO2-neutrale, unerschöpfliche und von Importen unabhängige Energie zu gewinnen. Zukünftig wird sich die Errichtung von neuen Windenergieanlagen stark in den Offshore-Bereich verlagern. Hier spielt die Optimierung von Konstruktionsdetails sowie Instandhaltungsverfahren und -methoden eine entscheidende Rolle, da aufgrund des küstenfernen Standortes und der großen Wassertiefen im Vergleich zu Onshore-Anlagen derzeit ca. noch das Doppelte an Kosten pro Megawatt installierte Leistung anfällt. Bezogen auf die Herstellungsphase liegen die Kostentreiber in der Gründung und der Netzanbindung, in der Nutzungsphase spielt aufgrund der Umwelt- und Umgebungsbedingungen die Instandhaltung der Baukonstruktion eine wichtige Rolle.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Kosteneffizienz von Offshore-Windenergieanlagen sowohl durch optimierte Herstellungsverfahren als auch durch effektive Instandhaltungsmaßnahmen zu steigern. Dabei sollen auf Basis der Untersuchungen Empfehlungen zur Bemessung von neuen ermüdungsbeanspruchten Kerbdetails entwickelt und alternative Instandhaltungsmethoden erarbeitet werden. Durch eine Kombination von experimentellen, numerischen und theoretischen Untersuchungen soll die Ermüdungsfestigkeit von Einseiten- und Teilverschweißungen von dickwandigen Profilen mit einer Wanddicke von 20 bis 60 mm ermittelt werden.
Diese Konstruktionsdetails werden bisher sehr konservativ bemessen oder sind aufgrund mangelnder Erfahrungswerte nicht zugelassen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Untersuchung des Potentials der Schweißnahtnachbehandlung bei durch Ermüdungsbeanspruchung vorgeschädigten und durch Reparaturschweißen instand gesetzten Bauteilen.
Die Umsetzung der Ergebnisse führt zu geringeren Fertigungskosten, reduzierten Wartungskosten und zu einer Verlängerung der Lebensdauer bei gleichzeitiger Steigerung der Betriebssicherheit von OWEA. Sie trägt somit dazu bei, die Kosteneffizienz der Offshore- Windenergieanlagen maßgeblich zu steigern sowie die Zuverlässigkeit und Ökobilanz zu verbessern. Die Ergebnisse der Untersuchungen zu Reparaturschweißungen und zur Schweißnahtnachbehandlung sind dabei direkt auf bereits gebaute oder sich im Bau befindliche Windenergieanlagen anwendbar, können aber auch auf andere Bauwerke unter Ermüdungsbelastung übertragen werden, die aus dickwandigen Profilen gefertigt sind.
Projektpartner
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
WeserWind GmbH Offshore Construction
REpower Systems SE
VALLOUREC & MANNESMANN TUBES
Nordex SE
EUROPIPE GmbH
DYNATEC
AG der Dillinger Hüttenwerke
voestalpine AG
Maurer Söhne
