ResoWind

Eine optimierte Prüfmethode für Offshore-Gründungsstrukturen – „ResoWind”

Zuwendungsgeber: BMWi
Partner: Fraunhofer IWES (Antragsteller und Verbundkoordinator), Technische Universität Dresden, Institut für Massivbau (IMB), Leibniz Universität Hannover, Testzentrum Tragstrukturen Hannover (TTH), Bauunternehmung Gebr. Echterhoff GmbH & CO. KG, Vallourec Deutschland GmbH
Laufzeit: 12/2019 – 05/2022

 

  • Gründungsstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen sind im Betrieb großen Belastungen ausgesetzt. Die resultierenden Wechselwirkungen zwischen Gründungsstruktur und Boden führen zu einer Veränderung des Tragverhaltens.
  • In Lebensdauertests für diese Gründungstrukturen kommen derzeit servohydraulische Aktuatoren zum Einsatz, deren Belastungsfrequenz aber begrenzt ist.
  • Das Forschungsprojekt ResoWind entwickelt eine optimierte Prüfmethode mit besser geeigneten Unwuchtantrieben, die die Versuchsdauer und damit die Kosten signifikant senkt.

Gründungsstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen sind erheblichen Belastungen durch Schwingungen ausgesetzt. Gleichzeitig beeinflussen diese Schwingungen auch das Verhältnis der Gründungsstruktur zum Boden und damit die Standfestigkeit der gesamten Anlage.

Um diese Wechselwirkungen zu verstehen und Bauteile optimal auszulegen, liefern beschleunigte Lebensdauertests wichtige Erkenntnisse. Dabei werden Gründungs- und Tragstrukturvarianten in physikalischen Modellversuchen mit Hilfe von servohydraulischen Aktuatoren hohen Belastungen ausgesetzt. Die Belastungsfrequenz dieser Aktuatoren ist allerdings begrenzt. Besser geeignet sind Umwuchtantriebe, die bei Belastungsfrequenzen nahe der Eigenfrequenz des Prüfkörpers eine dynamische Vergrößerung der einwirkenden Erregerkräfte ermöglichen.

Im Forschungsprojekt „Resonanzbasierte Prüfmethoden für kosten- und zeitoptimierte Lebensdaueruntersuchungen an Tragstrukturelementen von Windenergieanlagen“ (ResoWind) entwickelt das Fraunhofer IWES gemeinsam mit Partnern eine Prüfmethode mit Unwuchtantrieben. Der für diese Versuche benötigte Energieaufwand kann um den Faktor 100 bis 1.000 geringer sein als bei einer servohydraulischen Prüfeinrichtung. Damit verkürzt sich auch die Versuchsdauer erheblich, die Kosten sinken signifikant.

Versuchsbegleitend führt das Fraunhofer IWES numerische Analysen durch, die auf einem ständig weiterentwickelten Programmsystem zur Modellbildung beruhen. Dabei ist das Ziel die Umsetzung experimenteller Versuchsreihen und die zukünftige Verwendung des Modellierungssystems in Form eines Virtuellen Prüfstands.