TP V.3 Ausbreitung von betriebsbedingtem Unterwasserschall

Ein Teilprojekt im Innovationsbereich V – Marine Belastungsgrenzen und kumulierte ökologische Folgewirkungen

Es soll ein akustisches Modell entwickelt werden, das alle relevanten Schallquellen im Lebenszyklus eines Windparks umfasst.

Das resultierende Modell soll anschließend mit einem hydrodynamischen Modell der Nordsee gekoppelt werden und somit eine präzise Bestimmung von Geräuschszenarien unter externen Umweltbedingungen und WEA-Betriebsbedingungen ermöglichen.

Zur Validierung des Modells werden umfangreiche Unterwasserschallmessungen in der Nähe einer Offshore-Windturbine im Betrieb durchgeführt.

TP V.1 Hydro- und morphodynamische Belastungen

Ein Teilprojekt im Innovationsbereich V – Marine Belastungsgrenzen und kumulierte ökologische Folgewirkungen

Im Fokus diese Teilprojekts steht die Fluid-Struktur-Boden-Wechselwirkung mit der Meeresphysik und deren Relevanz für hydro- und morphodynamische Belastungsabschätzungen.

Um eine nachhaltige Bemessung und den Betrieb von OWPs zu gewährleisten, ist eine robuste Bewertung und Vorhersage dieser Wechselwirkungen und der damit verbundenen Belastungen auf Gründungsstrukturen erforderlich. Hydrodynamische Belastungen als Folge von brechenden Wellen und Gezeitenströmungen sowie Erosionsprozessen in der Nähe von Turbinen müssen in Auswirkungsbewertungen sowie in Bemessungsansätzen berücksichtigt werden.

Hierzu werden Messkampagnen entwickelt und Strömungsund Wellenmessungen in der Nähe von Offshore-WEA durchgeführt. 

TP III.3 Standortbezogene Bewertung der Restlebensdauer von Rotorblättern durch datengestützte Finite Elemente-Modellierung

Ein Teilprojekt im Innovationsbereich III – Life-Cycle-Management von Offshore-Windenergieanlagen und Windparks

Das Verständnis der realen Belastungs- und Umgebungsbedingungen ist entscheidend für die Analyse der tatsächlichen Leistungsfähigkeit (Lebensdauer) des Blattes.

Eine Herausforderung in diesem Zusammenhang ist die begrenzte Verfügbarkeit lokaler Beanspruchungsdaten für die Neubewertung der Lebensdauer des Blattes unter realen Betriebsbedingungen.

Hier bietet das „Reallabor Wind“ die einmalige Gelegenheit, Daten des SHM-Systems für eine reale und lokal aufgelöste Ermüdungsanalyse unter Verwendung eines generischen FE-Modells des Rotorblatts zu nutzen, um die standortspezifischen Ursachen der Schadensentwicklung zu ermitteln.

TP III.2 Datengetriebene Methoden zur Bestimmung der Restlebensdauer von Tragstrukturen

Ein Teilprojekt im Innovationsbereich III – Life-Cycle-Management von Offshore-Windenergieanlagen und Windparks

Auf der Grundlage des SHM-Konzepts aus TP III.1 werden datengetriebene Methoden zur Bestimmung der Restlebensdauer von Tragstrukturen entwickelt und validiert und damit die Grundlage für ihre Akzeptanz im Zertifizierungsprozess gelegt.

Das Hauptziel dieses Teilprojekts ist die (Weiter-)Entwicklung datengetriebener Methoden in der Co-Produktions- Phase, so dass auch bei unvollständiger Datenlage Restlebensdauern von Tragstrukturen abgeschätzt werden können.

Die Weiterentwicklung zielt darauf ab, erstens die vorhandenen Daten möglichst umfassend zu nutzen, zweitens den Nutzen von zusätzlichen Messdaten zu untersuchen und drittens die Unsicherheit in den Extrapolationen quantifizieren zu können.

TP III.1 Datenbasiertes Structural Health Monitoring (SHM)

Ein Teilprojekt im Innovationsbereich III – Life-Cycle-Management von Offshore-Windenergieanlagen und Windparks

In diesem Teilprojekt wird ein geeignetes SHM-Konzept für die kontinuierliche Überwachung von Tragstruktur, Turm und Rotorblättern auf im Offshore-Windpark vorhandene Sensoren und Messtechnik angewendet und nach Bedarf ergänzt.

Inwieweit vorhandene Sensor- und Überwachungsinfrastruktur sowie bereits aufgezeichnete Daten genutzt werden können, muss mit dem Betreiber abgestimmt werden. Die Innovation liegt in der umfassenden Analyse von Struktur- und SCADA-Daten, die im OWP bereits vorhanden sind, mit Methoden der probabilistischen und deterministischen Systemidentifikation und KI-basierten Methoden.

Das Ziel ist einserseits die Identifikation aller relevanten Betriebszustände und Systemparameter und andererseits die Identifikation kritischer Betriebszustände und Schadensszenarien, die, sofern sie bekannt sind, eliminiert werden können, um eine signifikante Verlängerung der Restlebensdauer eines Windparks zu bewirken.