Filtern
Dokumenttyp
- Vortrag (4) (entfernen)
Sprache
- Deutsch (4)
Referierte Publikation
- nein (4)
Schlagworte
- Offshore-Windenergieanlagen (4) (entfernen)
Organisationseinheit der BAM
Eingeladener Vortrag
- nein (4)
Die Grout-Verbindung stellt die Nahtstelle zwischen Gründungsbauwerk und aufgehender Tragstruktur sicher. Die Funktion und Dauerhaftigkeit dieser Verbindung ist essentiell für die sichere Betriebsphase von Offshore-Windenergieanlagen. Die Bemessung der Grout-Verbindung stellt aktuell weitgehendes Neuland ohne Langzeiterfahrung dar. Gleichzeitig sind die Bedingungen bei der Montage Offshore sehr schwierig und die eingesetzten Materialien sind aufgrund ihrer technischen Merkmale in Verbindung mit den Verarbeitungsbedingungen nicht unproblematisch. Demzufolge stellen Grout-Verbindungen ungeregelte Bauarten und die hierfür verwendeten Mörtel (Grouts) ungeregelte Bauprodukte dar. Im Rahmen der Genehmigung ist daher beim Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) als zuständiger Genehmigungsbehörde für jedes Bauvorhaben eine projektbezogene Zustimmung im Einzelfall (ZiE) zu beantragen.
Vor diesem Hintergrund sollte im DIN-Arbeitsausschuss NA 005-51-07 AA "Windenergieanlagen" eine geschlossene Normenreihe für Tragstrukturen von Windenergieanlagen und Plattformen erarbeitet werden. Anhand der Normenreihe soll allen bei der Planung, Errichtung und dem Betrieb von Windkraftanlagen Beteiligten ein Regelwerk für Bemessung, Baustoffe und deren Verwendung zur Verfügung gestellt werden. Ein Verweis auf die Normenanforderungen bzgl. der stofflichen Anforderungen, Bemessung und Ausführung durch den betreffenden BSH-Standard ist möglich, da eine ZiE weiterhin notwendig ist. Jedoch kann der Genehmigungsprozess aufgrund der vereinheitlichten Randbedingungen vereinfacht werden. Nach der erfolgreichen nationalen Einführung der DIN 18088 soll die Harmonisierung auf europäischer Ebene erfolgen.
In den vergangenen 10 Jahren hat die Errichtung von Windkraftanlagen zur Deckung des zukünftigen Energiebedarfs stark zugenommen. Dabei bilden vor allem Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) den Hauptanteil im Bereich der erneuerbaren Energien. Aufgrund der einfachen Installation werden hierbei Grout-Verbindungen sowohl bei Monopile als auch bei Jacket-Konstruktionen zwischen den gerammten Gründungsrohren und einem Adapterstück (Transition Piece) ausgeführt. Die Bemessung der Grout-Verbindung stellt aktuell im Bereich von OWEA weitgehendes Neuland ohne Langzeiterfahrung dar. Lediglich im Bereich der Offshore Erdöl- und Erdgasindustrie kann man auf über 30 Jahre Erfahrung mit dieser Verbindungstechnologie zurückblicken. Hier wurden jedoch für vergleichbare Strukturen Schädigungen und Setzungen während des Betriebs festgestellt. Gleichzeitig sind die Bedingungen bei der Montage Offshore sehr schwierig und die eingesetzten Materialien sind aufgrund ihrer technischen Merkmale in Verbindung mit den Verarbeitungsbedingungen nicht unproblematisch. Dies betrifft insbesondere den Fall, wenn sich die Verbindung unterhalb des Meerwasserspiegels befindet oder das Grout-Material im jungen Alter dynamisch beansprucht wird.
Vor diesem Hintergrund sollen Strategien zur Instandsetzung schadhaft installierter oder im Betrieb geschädigter Grout-Verbindungen mit Hilfe von zementgebundenen Injektionsstoffen entwickelt werden. Hierzu werden zunächst die grundlegenden Schädigungsmechanismen und deren Auswirkung auf die Rissbildungsprozesse untersucht, da diese entscheidend für die Entwicklung eines geeigneten Instandsetzungskonzeptes sind. In diesem Zusammenhang werden Schädigungsmechanismen im Rahmen eines Modellversuchs anhand einer skalierten Grout-Verbindung untersucht. Des Weiteren werden potenzielle Instandsetzungsmaßnahmen und deren Grenzen diskutiert.
Unterraumbasierte Detektion von Strukturschäden an Jacket-Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen
(2018)
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Adaption eines globalen, schwingungsbasierten Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Strukturschäden an Gründungsstrukturen offshore installierter Windenergieanlagen (OWEA). Damit soll es, Betreibern von Offshore-Windparks ermöglicht werden, im Rahmen periodisch durchgeführter messtechnischer Überwachungsmaßnahmen mit einem gegenüber wiederkehrender Inspektionen wesentlich geringen Aufwand auftretende Schäden an der Struktur zuverlässig zu delektieren.
Das untersuchte und implementierte Verfahren basiert auf der Methode der stochastischen unterraumbasierten Schadensdetektion. Dabei erfolgt eine statistische Analyse des wiederkehrend messtechnisch aufgenommenen dynamischen Antwortverhaltens des mechanischen Systems. Mittels statistischem Test werden signifikante Änderungen in dessen Eigenstruktur und damit Schäden delektiert.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche experimentelle als auch numerische Untersuchungen zur Sensitivität und Robustheit des beschriebenen Schadensindikators durchgeführt. Dazu sind zunächst an einem Labormodell mittels künstlich und reversibel eingebrachter Schäden grundlegende Analysen zu den Einflüssen signal- und verfahrensinhärenter Kenngrößen durchgeführt worden. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde im Anschluss mittels numerischer Analysen das Antwortverhalten von OWEA simuliert und der entwickelte Algorithmus zur Schadensdetektion an den so realisierten Datensätzen angewendet.
Anhand der Ergebnisse der Arbeit wird aufgezeigt, dass, vorausgesetzt die Windenergieanlage befindet sich in Parkposition, eine Detektion von schon geringen Schäden an Gründungs-strukturen mit dem beschriebenen Verfahren, auch unter Einsatz weniger Messaufnehmer, zuverlässig möglich ist.