2015-01-01  –  2017-12-31

909.920,00 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 3 - Bauingenieurwesen - Institut für Stahlbau - Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau, Aachen, Nordrhein-Westfalen

0325793

Windenergie - Onshore [EB1220]

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)

Energie

Der klassische Entwurf von WEA basiert auf vereinfachten Entwurfskriterien, im Wesentlichen im Hinblick auf die Vermeidung von Resonanzen. Da die WEA mit dem Ziel der Leistungssteigerung immer größere Rotoren mit höheren und schlankeren Turmstrukturen aufweisen, sind diese Entwurfskriterien nicht mehr ausreichend. Deshalb sollen im Rahmen des Projekts Modelle entwickelt werden, mit denen die komplexe Gesamtsystemdynamik durch die Kopplung von Aerodynamik, Maschinendynamik, Turm und Gründung erfasst werden kann. Konkret sollen in den Modellen die dynamischen Interaktionseffekte durch die Berücksichtigung der schwingfähigen Einzelkomponenten Rotor, Antriebsstrang, Turmstruktur, Gründung und Boden berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird eine optimale Auslegung von WEA möglich, so dass die Wirtschaftlichkeit und die Verbesserung des Ermüdungs- und Verschleißverhaltens gesteigert werden kann. Weiterhin wird angestrebt den Einfluss der Boden-Bauwerk-Triebstrang Interaktion zu quantifizieren und daraus Empfehlungen für die Berechnung von Onshore-Anlagen und Lastansätze für Gondelprüfstände abzuleiten. Die Modellierung der Gesamtsystemdynamik erfolgt an einer Referenz-WEA durch Schaffung geeigneter Schnittstellen, mit denen die Kopplung von Aerodynamik, Maschinendynamik, Bauwerksstruktur und Gründung ermöglicht wird. Durch die Schnittstellen können dynamische Interaktionseffekte einer WEA vollständig abgebildet werden und in Form geeigneter Modellansätze in MKS-Berechnungen berücksichtigt werden. Die erforderlichen Schnittstellenparameter werden auf Basis detaillierter Untersuchungen zur Boden-Bauwerks-Interaktion, zum Triebstrang und zur Turmaerodynamik ermittelt, bei denen die unterschiedlichen Kompetenzen der beteiligten Projektpartner einfließen. Abschließend wird im Rahmen von MKS-Simulationen bewertet, inwiefern typische Randbedingungen der Boden-Bauwerk-Interaktion einen Einfluss auf die Beanspruchungen und die zukünftige Auslegung des Triebstranges haben.