Schnelleinstieg Experimentelle Validierung von Tragstrukturen

Die Anforderungen moderner Windenergieanlagen an Gründung und Tragstruktur sind komplex: Neben externen Lasten wie aero- und hydrodynamische Kräfte - sowohl im Betriebslasten-Regime als auch durch Extremereignisse - ist bei Auslegung und Design auch das dynamische Zusammenspiel aller Komponenten zu berücksichtigen. Zum Beispiel haben Steifigkeiten und Dämpfungen einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer und die Effizienz einer WEA.
 

Dem Entwickler steht heutzutage eine Reihe von Werkzeugen für das Design einer Tragstruktur, das heisst für Gründungspfähle und die sich anschließenden Elemente wie Jacket und Turmaufbauten, zur Verfügung. Jedem Werkzeug zu Grunde liegt ein theoretisches Modell, über das die einzelnen Elemente z.B. der Gründung bemessen werden, oder auch zunächst nur eine Entscheidung für eine bestimmte Technologie getroffen werden kann.
 

Unabhängig vom spezifischen Anwendungsfall muss jedes Modell validiert werden: grundlegende Annahmen sowie Ergebnisgrößen sind zu überprüfen. Ein nicht validiertes Modell bzw. ein nicht validierter Dimensionierungsansatz bergen einerseits das Risiko, dass mit überhöhten Sicherheitsfaktoren gerechnet wurde, bzw.  die Struktur kritischer Komponenten den realen Lasten nicht standhalten kann.


Das Fraunhofer IWES bietet die einzigartige Möglichkeit an, Modellvalidierungen anhand großmaßstäblicher Versuche durchzuführen. In Zusammenarbeit mit der Leibniz Universität Hannover kann folgende Testumgebung bereitgestellt werden:

leistungsfähige hydraulische Belastungseinrichtungen für statische, zyklische und dynamische Tests

präzise reproduzierbare Modellböden (nichtbindiger Mittelsand, wassergesättigt, Dichte einstellbar von mitteldichter bis dichter Lagerung) in einer Grundbauversuchsgrube mit einer Tiefe von 10 m

Spannfeld zur mechanischen Prüfung von Bauteilen mit  Einzelkräften bis 2 MN, Gesamtbiegemomente bis 15 MNn

weitere mechanische Prüfeinrichtungen (z.B. Resonanzprüf-maschinen) bis 4 MN, auch mit Klimasimulation
 

Großversuche werden dabei grundsätzlich mit ausgereiften numerischen Methoden und Verfahren begleitet, zum Beispiel mit unserem spezifisch hierfür entwickelten „Virtuellen Prüfstand“.