Search

Die Offshore-Windenergie ist mit dem ersten deutschen Offshore-Windpark alpha ventus in Wassertiefen uber 30 m vorgedrungen. Gelten fur diese Offshore-Windenergieanlagen (OWEA), die 60 km vor der Kuste stehen, die gleichen Designprinzipien wie fur landgestutzte Anlagen? Wie sieht es mit dem Risiko dieser Anlagen aus und wie ist dieses definiert? Diese und weitere Fragen fuhrten dazu, dass seit 2009 in dem interfakultativen Verbundforschungsvorhaben Probabilistische Sicherheitsbewertung von Offshore-Windenergieanlagen (PSB OWEA) zehn Institute aus den Fakultaten Bauingenieurwesen, Elektrotechnik und Maschinenbau der Leibniz Universitat Hannover gemeinsam an wesentlichen Fragen zur Anlagensicherheit offshore forschen. Aufgrund des immensen Investitionsvolumens offshore besteht das wesentliche Ziel darin, die Zuverlassigkeit der gesamten Anlage sowie einzelner Anlagenteile und Bauteilkomponenten zu bestimmen und zu bewerten. Die Forschungsschwerpunkte wurden an den Interessen und Notwendigkeiten der Wirtschaft und Zertifizierung gespiegelt und ausgerichtet. In diesem Beitrag werden aktuelle Sicherheitsbetrachtungen fur OWEA mit Bezug zu den nationalen und internationalen Regelungen dargestellt. Safety of Offshore Wind Turbines The first German offshore wind farm alpha ventus was built in water depth more than 30 m. Are the design principles for these offshore wind turbines (OWT) erected about 60 km distance to the coast similar to the principles used for wind-turbines onshore? What about the risk of these investments and how is it defined? In 2009 researchers of the Leibniz Universitat Hannover started the research project Probabilistic safety assessment of offshore wind turbines (PSA OWT) to think about these and further questions. Since then ten institutes from the faculties of civil engineering, electrical and mechanical engineering research together in the field of the safety of OWT. Regarding the immense volume of offshore investment the target objective is to determine and to evaluate the reliability of the total system as well as individual system components. The main questions were discussed with representatives of industry and certification to bring the interests and needs into line. The current safety assessment of OWT are presented in this paper with respect to national and international regulations.

Mit der Forschungsplattform FINO 1 in der Nordsee werden seit 2003 Daten uber Wind und Seegang fur den Standort des ersten deutschen Offshore-Windparks alpha ventus gesammelt. An weiteren Standorten in Nord- und Ostsee wurden seither mehrere Forschungsstationen mit ahnlicher Zielstellung installiert. Damit liegen langjahrige Datenbanken uber masgebende Einflussgrosen im Offshore-Bereich vor, die im Rahmen eines Verbundforschungsvorhabens gezielt wissenschaftlich ausgewertet werden. Windlasten werden auch fur die Offshore-Standorte normenkonform nach validierten Windlastmodellen bestimmt. Der Seegang hingegen wird zumeist rechnergestutzt simuliert und die masgebenden Parameter wie Wellenhohe, -periode sowie Wellen- und Stromungsrichtung somit abgeschatzt. Mit den Messstationen in Nord- und Ostsee ist es moglich, Einwirkungsparameter aus Wind und Seegang messdatenbasiert zu analysieren. In diesem Beitrag werden die Herangehensweise und die verwendete Methodik der durchgefuhrten Analysen getrennt fur den Wind und den Seegang beschrieben. Die nach der Auswertung verfugbaren Ergebnisse werden mit den nach nationalen und internationalen Regelwerken anzusetzenden Grosen qualitativ und quantitativ verglichen und daraus Empfehlungen fur die praktische Umsetzung abgeleitet. Measurement based recommendations of wind and wave parameters for the design of offshore wind turbines At the research platform FINO 1 near the first German offshore wind farm alpha ventus wind and wave data are collected since 2003. With a similar objective several research platforms have been installed at other locations in the North and Baltic Sea. Based on the extensive measurements at these platforms a long-term database of significant parameters was created. These parameters are scientifically analyzed in a joint research project. Currently, wind loads at offshore locations are determined according to predefined wind load models from standards. However, sea state usually is simulated by computer and significant parameters such as wave height, wave period as well as the direction of wave and sea current are estimated. But now, based on this pool of data it is possible to analyze the load parameters from wind and sea state more reliable. Within this paper the approach and methodology of these analyzes are described separately for wind and sea state. The outcomes are compared qualitatively and quantitatively with equivalent parameters in standards and recommendations for the practical implementation are given.

Offshore wind turbines (OWT) are subjected to loads induced by wind, sea state and operation. During their service life, environmental impacts occur which lead to cyclic loading of the support structure. In this paper the so-called jacket substructure for OWT is investigated. For this kind of substructure, especially the proofs of the ultimate limit state for the axially-loaded foundation piles, are relevant within the structural analysis. Theses structural components are investigated by applying probabilistic methods. The methodical approaches and procedures to determine the load- bearing capacity of the foundation are described. Values of input parameters like wind and sea state are taken into account by their probability distributions. The stochastic pile bearing capacity is derived by applying probabilistic models of the subsoil. The outcomes of the reliability-based analysis are compared with results of the structural analysis as stated in standards.