07.08.2014
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Forschung der FH Kiel an Fino 3

Wie alt werden Offshore-Turbinen wirklich?

Welche Lebenserwartung haben Offshore-Turbinen? Das untersucht Andreas Jeromin von der FH Kiel. Er ist Projektingenieur zur Fino-3-Lebensdaueranalyse am FuE-Zentrum, FH Kiel GmbH. Die Forscher kommen zu erstaunlichen Ergebnissen.

Herr Jeromin, Sie beschäftigen sich mit der Lebensdauer von Offshore-Turbinen. Wie genau gehen Sie vor?

Unsere Untersuchungen zur Lebensdauer finden an der Offshore-Plattform Fino 3 in der Nordsee statt. Bei der Dimensionierung von Offshore-Anlagen werden zunächst die permanenten Lasten und Betriebslasten zugrunde gelegt. Nähere Spezifikationen liefern die extremen Umweltbelastungen und die dynamische Beanspruchung durch den Seegang. Zum einen lernen wir in unserem Projekt anhand von Messdaten die Strukturen kennen, zum anderen die Belastungen.

Aber die Belastungen an einer Offshore-Turbine sehen doch ganz anders aus, als die an einer Plattform. Was nützen Ihnen die Ergebnisse von Fino 3?

 - Schwingungsuntersuchung an der Offshore-Plattform Fino3. Links ist ein Foto der Fino3 zu sehen. Das Diagramm rechts zeigt die Schwingweite auf Höhe des Plattformdecks (rote Kurve) und die daraus resultierenden Spannungen im Monopile auf Höhe des Meeresgrunds (blaue Kurve) bei ruhigem Wetter und wenig Seegang. Trotz der ruhigen Umgebungsbedingungen bewegt sich die Struktur beständig, teilweise um 2 cm oder mehr. Die dadurch entstehenden Spannungen führen zur Ermüdung des Materials und begrenzen die Lebensdauer.
Schwingungsuntersuchung an der Offshore-Plattform Fino3. Links ist ein Foto der Fino3 zu sehen. Das Diagramm rechts zeigt die Schwingweite auf Höhe des Plattformdecks (rote Kurve) und die daraus resultierenden Spannungen im Monopile auf Höhe des Meeresgrunds (blaue Kurve) bei ruhigem Wetter und wenig Seegang. Trotz der ruhigen Umgebungsbedingungen bewegt sich die Struktur beständig, teilweise um 2 cm oder mehr. Die dadurch entstehenden Spannungen führen zur Ermüdung des Materials und begrenzen die Lebensdauer.
Foto: FH Kiel

Viele Belastungswerte kann man nicht vergleichen, andere aber schon: Wind, Tide, Seegang, Meeresströmungen, Schnee und Vereisungen, See-Eis, Luft- und Wassertemperaturen, mariner Bewuchs sowie das salzhaltige, korrosive Umfeld lassen sich zum Beispiel vergleichen. Und genau das ist auch der Vorteil an der Plattform. Hier können wir die Messwerte zum Seegang isoliert betrachten. Das Bundesamt für Seeschifffahrt überwacht Strömung und Wellenentwicklung, diese Daten können wir hinzu ziehen.

Wie laufen Ihre Messungen ab?

 - Projektleiter Andreas Jeromin.
Projektleiter Andreas Jeromin.
Foto: FH Kiel

Wir haben ein System, das die Beschleunigung der hin und her schwingenden Offshore-Konstruktion misst. Dafür sind Sensoren auf verschiedenen Höhen außerhalb des Wassers an den Tragstrukturen der Fino-Plattform befestigt. Die schwingende Bewegung wird aufgezeichnet. Daraus können wir ermitteln, welche Teile wie stark belastet werden und welche Schäden sich daraus ergeben.

Wie sehen Ihre ersten Ergebnisse aus?

Wenn man eine Plattform auslegt, nimmt man eine bestimmte Belastung an, aus der sich wiederum die Lebensdauerprognose speist. Ausgangsthese für unsere Untersuchung war, dass wir eine deutlich geringere Belastung vermuten, als bisher angenommen. Das scheint sich zu bestätigen.

Was bedeutet das für die Offshore-Windkraft?

Durch die Untersuchungen an Fino 3 können wir ermitteln, wie stark Umweltbelastungen wie Wellen sich auswirken. Am Ende können wir sagen, welche Lasten wirklich aufgetreten sind. Dadurch haben wir beste Möglichkeiten, Aussagen zur Lebensdauer von Windenergieanlagen zu machen. Der wirtschaftliche Anreiz ist enorm. Immerhin geht es um die Frage, ob eine Offshore-Anlage nicht 20, sondern 25 oder 30 Jahre laufen kann. Eine quantifizierte und abgesicherte Angabe der Lebensdauer ist jedoch schwierig.

Wie lange läuft die Untersuchung?

Mit der Ausarbeitung des Projekts haben wir im Januar 2013 begonnen. Im September haben wir die Sensoren installiert. Beendet wird das Forschungsprojekt Mitte nächsten Jahres. Gefördert wird es durch das Zukunftsprogramm Wirtschaft der Europäischen Union und des Landes Schleswig-Holstein.(Nicole Weinhold)

Weiterführende Links: Webseite von FINO3: http://www.fino3.de

Die gemeinsame Webseite der drei deutschen Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee: http://www.fino-offshore.de

FINO YouTube-Channel: http://www.youtube.com/user/FinoForschung

Forschungs- und Entwicklungszentrum FH Kiel GmbH: http://fh-kiel-gmbh.de

Ein Teil des Interviews ist in der gedruckten August-Ausgabe unseres Magazins erschienen. Holen Sie sich die vollständige Ausgabe als E-Paper oder ein kostenloses Probeexemplar.

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