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2009 – Wellenlasten auf Einstiegsplattformen für Offshore Windenergieanlagen

Projekttitel:

Wellenlasten auf Einstiegsplattformen für Offshore Windenergieanlagen

Projektleitung:                         

Prof. Peter Frigaard

Beteiligte Institutionen:

Aalborg University (Denmark)
University of Bologna (Italy)
Ghent University (Belgium)
Sterndorff Engineering (Denmark)
Plymouth University (United Kingdom)
Grontmij|Carl Bro (Denmark)

Finanziert durch:

HYDRALAB III - Access (6th EU Framework Programme)

Dauer:

4 Wochen

Weitere Informationen:

Prof. Peter Frigaard
Aalborg University
Department 6 - Department of Civil Engineering
Sohngårdsholmsvej 57

9000 Aalborg, Denmark
Tel: +45 9940 8479
Fax: +45 9940 8552
E-mail: pfcivil.aau.dk
Web: http://personprofil.aau.dk/profil/kontakt/104920

 Kurzbeschreibung

Motivation für diese Studie war eine aktuelle und wirtschaftlich relevante Aufgabenstellung - das Design von Einstiegsplattformen für Offshore Windenergieanlagen, die heutzutage in immer tieferen Gewässern mit immer größerem Pfahldurchmesser gebaut werden.

Abb. 1 zeigt zwei Fotos von Wellenauflauf an einer Windenergieanlage am Offshore-Windpark Horns Rev, in dem Schäden an den Plattformen und den Tragkonstruktionen entstanden sind. Zum Zeitpunkt der Aufnahmen betrug die signifikante Wellenhöhe Hs = 2,5 m, die Höhe der Plattform ist 9,0 m über dem Stillwasserspiegel. Der tatsächliche Wellenauflauf ist viel höher als erwartet oder im Design einberechnet. Die Plattform besteht aus einem Metallgitter mit 2 cm x 2 cm Maschenweite.

 

Abb. 1 Fotos von Wellenschlag auf Einstiegsplattform.

Normalerweise sind die Zugangsplattformen 8-10 m über dem mittleren Wasserstand angebracht. Auf den ersten Blick könnte als Lösung die höhere Anordnung der Plattformen in Betracht kommen - dies würde jedoch andere Probleme nach sich ziehen. Da die Windenergieanlagen unter allen Witterungsbedingungen erreichbar sein müssen, geben Sicherheitsbestimmungen Grenzwerte für den Abstand von Einstiegsplattformen und Zubringerbooten vor. Werden diese Anforderungen nicht erreicht, müssen zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. So sind zum Beispiel Zwischenebenen nötig wenn die Hauptplattform zu hoch angebracht ist.

Die Berechnung von Wellenlasten auf Gitterplattformen in Abhängigkeit von deren Höhe und Gitterweite ist eine anspruchsvolle wissenschaftliche Fragestellung, die bisher nur am Rande behandelt wurde. Die vorliegenden Informationen sind zudem stark beeinflusst von einer falschen Skalierung der Kompressibilität von Wasser.

Für die Studie wurden konventionelle und neue Messgeräte genutzt um wesentlich verbesserte Leitwerte für  die extremen Wellenlasten und die Ausbildung des Wellenauflaufs an den Pfählen zu gewinnen.

Ebenso wurden neue Informationen für die Umrechnungsfaktoren von Stoßbelastungen  auf Oberflächen mit unterschiedlichen Gitterweiten  gewonnen.

Besonders für die Eigner und Designer von Windenergieanlagen und anderen Offshore-Konstruktionen mit Pfahlstrukturen als Gründungen werden die Forschungsergebnisse von Bedeutung sein. Profitieren werden jedoch auch Schiffbauingenieure und –designer und andere die sich mit den heftigen Auswirkungen von Wellenkräften und Wellenauflauf beschäftigen.

 

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