Fraunhofer-Institut für WindenergiesystemeInnovative Wind Conversion Systems (10-20 MW) for Offshore Applications
| Partner: | Technical University of Denmark, DHI Denmark, TUDelft, University of Stuttgart, Aalborg University, University of Hanover, University of Oldenburg, WMC Netherlands, Fraunhofer-Gesellschaft Germany, Rambøll Germany |
| Laufzeit: | 11/2012 - 12/2017 |
| Bearbeiter: | Dr. Martin Kohlmeier/ Aligi Foglia (WP 4), Dr. Ilona Bastigkeit/ Dr. Julia Gottschall (WP 1) |
Die übergeordneten Ziele des INNWIND.EU-Projekts sind leistungsfähige, innovative Designs sowie Demonstratoren kritischer Komponenten für Offshore-Windenergieanlagen der Leistungsklassen 10 bis 20 MW, die somit über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen. Das Gesamtprojekt, bestehend aus sechs Arbeitspaketen (WP), wird durch 27 europäische Partner bearbeitet. Das Fraunhofer IWES ist an WP 1 und WP 4 beteiligt.
WP 1 - Conceptual Design. Das WP1 befasst sich mit der Entwurfsplanung von Windenergieanlagen mit Leistungen von 10-20 MW. Es dient als integrierendes Arbeitspaket, das die Innovationen auf Komponentenebene zusammengefügt und auf der Ebene der Windenergieanlage eine Leistungsbewertung durchführt. Die wichtigen Leistungsindikatoren, Umweltbedingungen, die entwurfsbestimmenden Größen und die Anlagensteuerung werden in diesem Arbeitspaket entwickelt.
Im Rahmen von WP 1 befasst sich das Fraunhofer IWES mit Task 1.1 - Äußere Bedingungen. Ziel ist es, die fehlenden Informationen der äußeren Bedingungen in der höheren Atmosphäre bereitzustellen, welche für die Gestaltung von großen Offshore-Windenergieanlagen benötigt werden.
Das IWES liefert einen Überblick über verfügbare Datensätze, einschließlich einer Beschreibung der Messorte, der Datenquellen und deren Zugriffsmöglichkeiten. Des Weiteren werden beispielhafte charakteristische Datensätze aus ausgewählten analysierten Daten für einen bestimmten Zeitraum definiert und geliefert und interessierten Partnern zur Verfügung gestellt. Die Datensätze umfassen sowohl Standardbedingungen als auch Bedingungen, die signifikant von diesen abweichen.
WP 4 – Offshore Support Structures. Das Ziel von WP 4 ist die Entwicklung eines innovativen Jacket-Designs der 10-MW-Klasse, das durch Innovationen auf Komponentenebene gegenüber aktuellen Designs eine Kostenreduktion von 20% realisieren soll. Des Weiteren werden in dem Arbeitspaket Risiken und Erfolgsaussichten abgeschätzt und ein Vorentwurf einer innovativen 20-MW-Tragstruktur geliefert. Außerdem werden Modelle für schwimmende Windenergieanlagen anhand von experimentellen Untersuchungen im Wellenbecken validiert und Design-Konzepte schwimmender Anlagen entwickelt.
Im Rahmen von WP 4 befasst sich Fraunhofer IWES mit Task 4.1 – Innovationen auf Komponentenebene für fest gegründete Strukturen. Hier sollen mittels Innovationen auf Komponentenebene die Energiegestehungskosten für 10 MW-OWEA auf ein wettbewerbsfähiges Niveau gesenkt werden. Auf Komponentenebene werden hier alle relevanten Themen zukünftiger kostengünstiger und serientauglicher Designs (z.B. Gussknoten und Standard-Pfähle) betrachtet. Dazu zählen sowohl neuartige Gründungstypen (ohne Grout-Verbindung/Pfahlrammung), die Boden-Struktur-Interaktion großer Pfähle oder Bucket-Gründungen als auch innovative Transition-Piece-Designs oder die für die Windenergie neuartigen Komponenten aus Hybridmaterialien. Darüber hinaus sollen im Rahmen eines integralen Ansatzes spezifische Steuerungsysteme für Jacket-Strukturen sowie Herstellungs- und Installationsprozesse bereits im Designprozess Berücksichtigung finden und so das Kostensenkungspotential vervollständigen. Ein weiterer wichtiger Teil ist die Validierung durch Tests. Neben Modellversuchen an innovativen Verbindungen und hybriden Materialien sollen Validierungsexperimente zur Boden-Struktur-Interaktionen realisiert werden.
Das IWES untersucht die Themen der Boden-Struktur-Interaktion bei überwiegend axial belasteten Pfählen. Dabei liegt das Augenmerk auf der Verbesserung von Berechnungsmodellen und der Ableitung von Modellverbesserungen und deren Validierung im experimentellen Großversuch.
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