MistralWind - Überwachung und Inspektion von Tragstrukturen von Windenergieanlagen


Projektförderung

MistralWind wird unterstützt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. (FKZ: 0325795D)


Motivation und Zielsetzung

Für Windenergieanlagen (WEA) wird heutzutage eine Lebensdauer von 20 Jahren angesetzt. Dabei müssen sowohl die Turbine als auch die Tragstruktur dieangestrebte Lebensdauer erreichen. Aufgrund der hochgradig dynamischen Einwirkung aufdie WEA‘n wird der Ermüdung der eingesetzten Werkstoffe die dominant lebensdauerbeschränkende Wirkung zugeordnet. Im Rahmen von Planung neuer und Bewertung bestehender Anlagen sind Modelle und Eingangsdaten erforderlich, die die Ermüdung der Tragstruktur beschreiben. Für Tragstrukturen aus Baustahl existieren Kenntnisse über das Ermüdungsverhalten. Die Verbundbauweise des Stahlbetons hingegen, welche klare Vorteile im Onshore-Bereich der Windenergie besitzt ,ist im Rahmen der Ermüdung der einzelnen Verbundwerkstoffe wesentlich komplexer.

Die Tragfähigkeit bzw. der Widerstand der Tragstruktur insbesondere mit Blick auf Ermüdung ist Thema des Arbeitspakets 5 von MISTRALWIND. Darin sollen aus komplexen Finite-Elemente Berechnungen ein ingenieurmäßig vereinfachter Ansatz zur Ermittlung von Detailbeanspruchungen hergeleitet werden. Diese sollen durch Vergleich von geeigneten Ermüdungsmodellen und Schadensakkumulationsansätzen zu einer Beurteilung der Restlebensdauer bzw. auch zur Ermittlung der benötigten Materialwiderstände bzw. Tragstruktureigenschaften führen. Da es sich bei Beanspruchung und Widerständen um streuende Eingangsgrößenhandelt, muss eine risikobasierte Aussage über die Lebensdauer oder die Restlebensdauerder Tragstruktur erfolgen.

Sowohl die Kombination von FEM und Messdaten für die Beanspruchung als auch die umfangreiche Quantifizierung der Materialwiderstände sowie deren Implementierung in einemvereinfachten kombinierten Ermüdungsansatz erlauben erstmals eine live Berechnung derLebensdauer von WEA. Des Weiteren besteht die Möglichkeit den Betrieb einer WEA-Turbine auf Grundlage der in diesem Vorhaben entwickelten Algorithmen adaptiv zu steuern.


Projektpartner

 

Ansprechpartner

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