Installation von Offshore-Windkraftanlagen in natürlichem Seegang

Motivation

Die deutschen Offshore-Windparks werden derzeit fast ausschließlich in großem Abstand von der Küste errichtet. Einer der Schlüsselfaktoren für den Erfolg der Offshore-Windenergie ist die Reduktion der Installationszeit der Anlagen. Aufgrund der mangelnden wissenschaftlichen Untersuchung der Installationsprozesse werden diese derzeit nur bei günstigen Wetterbedingungen durchgeführt. Das hat lange Perioden zur Folge in denen keine Arbeiten stattfinden. Diese könnte man reduzieren, wenn die Grenzwerte und Bedingungen des sicheren Betriebs durch zuverlässige Berechnungsverfahren vorhergesagt werden könnten. Die Schwierigkeiten, bei der Entwicklung der Verfahren, liegen in der sehr aufwendig zu berechnenden Fluid-Struktur-Wechselwirkung sowie in der Unregelmäßigkeit des natürlichen Seegangs.

Vorgehensweise

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden Berechnungsverfahren zur Vorhersage gefährlicher Situationen während der Installation von Offshore-Windkraftanlagen entwickelt. Dafür werden mechanische Ersatzmodelle erstellt, mit deren Hilfe Auftretenswahrscheinlichkeiten von Extremereignissen in Abhängigkeit der wesentlichen Prozess- und Seegangsparameter bestimmt werden können. Zur Validierung dieser reduzierten Systeme und zur detaillierten Simulation der Installationsprozesse im Seegang kommen Methoden der numerischen Strömungsmechanik (CFD) zum Einsatz.

Publikationen

• E. Kreuzer and E. Solowjow and G. Qiu and T. Hamann and J. Grabe: Leg-Seabed Interactions of Jack-Up Vessels due to Motions in Irregular Waves. In Proc. of the ASME 2014 33th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, San Francisco, CA, USA, 2014.
• E. Kreuzer and E. Solowjow: Polynomial Chaos and the Heave Motion of a Cylinder in Random Seas. In GAMM 86th Annual Scientific Conference, Lecce, Italy, 2015 (submitted).
• Bessa, Wallace M. and Hackbarth, Axel and Kreuzer, Edwin and Radisch, Christian: State and Parameter Estimation of an Electro-Hydraulic Servo System. In 8th European Nonlinear Dynamics Conference, Wien, 2014.