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Experimentelle Untersuchungen der hydrodynamischen Belastungen infolge von marinem Bewuchs an Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen

Leitung Prof. Dr.-Ing. habil. Nils Goseberg
Bearbeitung Dr.-Ing. David Schürenkamp
  Dr.-Ing. Constantin Schweiger
  Clemens Krautwald, M.Sc.
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Laufzeit 12/2019 - 11/2022
Projektpartner Alfred-Wegener-lnstitut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
  Jörss – Blunck – Ordemann GmbH
  Ocean Breeze Energy GmbH & Co. KG

Kurzbeschreibung

Anlagen in maritimer Umgebung sind bereits nach kurzer Exposition in Seewasser durch marinen Bewuchs besiedelt. Die Bemessung und Konstruktion von Offshore-Windenergieanlagen erfordert umfangreiches Wissen über die einwirkenden Lasten und Lastflüsse. Marinem Bewuchs wird in der Praxis mit dimensionslosen Beiwerten für Wellen- und Strömungslasten Rechnung getragen. In der Praxis werden die Beiwerte aufgrund fehlender genauerer Kenntnisse oftmals mit großen Sicherheiten gewählt.

Aus Gründen der Effizienz sowie der Optimierung bei Lebensdauerermittlung existierender Anlagen ergibt sich bei der Wahl von realistischen Lastbeiwerten ein Potential, das mit dem hier verfolgten Forschungskonzept gehoben werden soll. Die Herausforderung einer genauen Bestimmung dieser Beiwerte liegt unter anderem in fehlenden Untersuchungen zu Bauteilen mit lebendem marinen Bewuchs. Ursächlich hierfür ist das derzeitige Fehlen geeigneter Anlagen zu experimentellen Testzwecken, die Lebendbewuchs unter Laborbedingungen zulassen. Das Forschungsprojekt zielt auf die Untersuchung von Kraftbeiwerten mit Lebendbewuchs im Labor, liefert Präzisierungen der Schwankungsbereiche und behebt das Fehlen geeigneter Testanlagen.

Das Forschungsprojekt verwendet ein zu errichtendes salzwassergeeignetes Testbett mit kombinierten Wellen-Strömungsbedingungen und einer Wasseraufbereitung. Marin zu bewachsende Bauteile werden zunächst an geeigneten Standorten in der Nordsee ausgebracht und nach ausreichender Ansiedlung von marinem Bewuchs am Standort Braunschweig in der Testbett-Einrichtung getestet. Probennahmen und taxonomische Untersuchungen liefern Erkenntnisse über realistischen marinen Bewuchs. Im Ergebnis lassen sich die Schwankungsbreiten der Kraftbeiwerte sowohl für Bemessungen als auch für Lebensdauer- und Nachrechnungsfragestellungen verringern. Industriell verwendete Werkzeuge werden optimiert und Betreiberkonzepte verbessert sowie Lebensdauerfragestellungen kostenoptimierter beantwortet.