Strukturüberwachung
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Erweiterung und Erprobung eines Schadensfrüherkennungs- und Eisdetektionssystems für Rotorblätter von Offshore Windenergieanlagen (SHM.Rotorblatt)Gegenstand des Projekts ist die Erforschung von Schadensfrüh-erkennungsmethoden für Rotorblätter und die Erprobung eines Schadensdetektionssystems an einem Rotorblatt unter Labor- und Realbedingungen. Hierzu werden schwingungsbasierte Verfahren verwendet und die Umgebungs- und Betriebsbedingungen einer Windenergieanlage berücksichtigt. Auf diese Weise entsteht eine mechanische Komponente. Ziel ist es diese mechanische Komponente mit einer Akustischen zu kombinieren, um die gesamte Detektionsgenauigkeit zu erhöhen und Fehldetektionen zu vermeiden.Leitung: Prof. Dr. Ing.-habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2011Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0325388Laufzeit: 01.12.2011 - 30.06.2016
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Überwachung des Suction Bucket Jackets im Offshore Windpark Borkum Riffgrund 1 (Monitoring SBJ)Das Forschungsprojekt “Monitoring SBJ” ist ein Verbundprojekt zwischen DONG Energy, der Leibniz Universität Hannover (LUH) und der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM). Es basiert auf Messdaten, die mit Hilfe eines Überwachungssystems erfasst werden, welches auf dem Prototypen-fundament des kürzlich installierten Suction Bucket Jackets im Offshore Windpark Borkum Riffgrund 1 angebracht ist. Die Aufgaben des ISD umfassen die Auswertung der Schwingungsmessdaten während der Installation und des Betriebs und auf der Verbesserung eines numerischen Modells hinsichtlich der Boden-Bauwerk-Interaktion.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2014Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0325766ALaufzeit: 01.08.2014 - 28.02.2017
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Multivariates Schadensmonitoring von Rotorblättern (MultiMonitorRB)Wesentliche Ziele des Projektes MultiMonitorRB sind die Entwicklung, Kombination und Erprobung von globalen und lokalen SHM-Verfahren für Rotorblätter von Windenergieanlagen. Im Sinne einer multivariaten Vorgehensweise werden verschiedene strukturmechanische und akustische Ansätze, welche unterschiedliche Kenngrößen und Schadensmerkmale erfassen können, berücksichtigt. Die SHM-Verfahren sollen eine automatisierte und zuverlässige Erkennung und Klassifizierung strukturrelevanter Schäden im frühen Stadium gewährleisten.Leitung: Prof. Dr-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2017Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0324157ALaufzeit: 01.03.2017 – 31.12.2020
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© ISD
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Gebrauchstauglichkeit und Komfort von dynamisch beanspruchten Holztragwerken im urbanen mehrgeschossigen Hochbau (DBH)Ziel des Forschungsvorhabens ist die Analyse von Schwingungs- und Erschütterungsphänomenen im modernen, urbanen Holzbau und die Entwicklung von innovativen Methoden und technischen Empfehlungen für Planer und Projektentwickler. Zusätzlich sollen Mess- und Ergebnisdaten in digitaler Form veröffentlicht werden. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach urbanen Holzbauten, insbesondere in einem von Verkehrserschütterungen stark beeinflussten Umfeld, wird die Fragestellung nach dem Schwingungsverhalten vielgeschossiger Holztragwerke bemessungsrelevant und immer dringender. In Kombination mit der per se vorhandenen Nachhaltigkeit des Baustoffes Holz schafft eine ausreichende Planungssicherheit gleichzeitig die Voraussetzung dafür, dass mehrgeschossige Gebäude zukünftig komplett in Holzbauweise ausgeführt werden können und dadurch im Vergleich mit einer Bauweise in Stahlbeton eine deutlich nachhaltigere Variante gewählt werden kann. Im Ergebnis des Projekts werden wichtige Beiträge zur Sicherstellung schwingungsabhängiger Komforteigenschaften von Holzgebäuden erwartet.Leitung: Dr.-Ing. Tanja GrießmannTeam:Jahr: 2018Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt - Aktenzeichen 34548/01 - 25Laufzeit: 2018- 2021
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© iBHolz, Braunschweig
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Optimierung der Bemessung hybrider Türme und Entwicklung eines geeigneten Monitoringkonzepts (HyTowering)Bei weiter steigenden Turmhöhen werden zunehmend Hybridtürme aus vorgespannten Betonsegmenten und aufgesetzten Stahltürmen für Onshore-Windenergieanlagen eingesetzt. Mit der Höhe wächst das Risiko für Instabilitäten bzw. für Schäden an der Struktur. Gegenstand des genehmigten Forschungsvorhabens sind daher großformatige Versuche an Betonsegmenttürmen, an denen sowohl Bemessungsmodelle entwickelt als auch Monitoringkonzepte erprobt werden können.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2018Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0324221ALaufzeit: 01.01.2018 - 31.12.2020
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© ISD
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Qualitätsgesicherte Fließfertigung leichter UHFB-Stabelemente mittels Künstlicher Neuronaler Netze (SPP 2187)Gemeinsam mit dem Institut für Baustoffe forscht das ISD an einem neuartigen Herstellungsverfahren für Bauteile aus ultra-hochfestem Beton mit einer Bewehrung aus Stahlblech und Kohlenstofffasern. In einem innovativen Strangpressverfahren werden stabförmige Bauteile hergestellt, die einen Kern aus ultra-hochfestem Beton haben. Sie sind durch eine Kombination aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und Stahlblech bewehrt. Es wird ein Sensorkonzept entwickelt, welches in der Lage die, die Bauteile „ab Bauteilgeburt“ zu überwachen. Verschiedene heterogene Messdaten werden genutzt, um den Prozess des Strangpressens mithilfe eines Künstlichen Neuronalen Netzes zu steuern und zu überwachen, sodass eine gleichbleibend hohe Qualität der Bauteile gewährleistet werden kann.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2019Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402702316Laufzeit: 2019 - 2022
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SONYA: Steigerung der Zuverlässigkeit von segmentierten Rotorblättern durch hybride ZustandsüberwachungDas Ziel des Projekts ist, die Zuverlässigkeit zukünftiger, komplexer Rotorblätter mit neuen Strukturtechnologien durch eine gezielte und zuverlässige Überwachung des Strukturzustands zu gewährleisten und die Gesamtverfügbarkeit der Anlage zu erhöhen. Der Forschungsfokus liegt auf der Entwicklung und Anwendung eines hybriden, intelligenten Strukturüberwachungssystems am Beispiel einer hochbelasteten Verbindungsstelle von einem segmentierten Rotorblatt. Dieses System soll unabhängige Systeme zur Bauteilüberwachung (Ultraschall- und Dehnungsbasiert) zu einem hybriden System kombinieren, um damit die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Schadensdetektion zu erhöhen. Dafür ist es insbesondere notwendig, dass Fehlmeldungen („false-positive“) des Monitoring-Systems vermieden werden. Das ISD wird sich hierbei bei der Auswertung der Messdaten um die Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens für das hybride SHM-System beschäftigen.Leitung: Prof. Dr-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2020Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - Projektnummer 60451751Laufzeit: 01.07.2020-30-06-2023
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© DLR
Akustik
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Konzeption, Erprobung und Überprüfung von lärmarmen Bauverfahren und Minderungsmaßnahmen bei der Gründung von OWEA (Schall 3)Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von praxistauglichen Konzepten für einen effizienten Schallschutz beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen, der die Belastungen für die marine Tierwelt minimiert. Dazu sollen Schallminderungsmaßnahmen entwickelt und erprobt werden. Vorgesehen ist die Optimierung der akustisch relevanten Parameter bei der Schlagrammung im Rahmen einer numerischen Simulation, die Optimierung von Ummantelungsmaßnahmen sowie die Erprobung und Optimierung verschiedener Blasenschleiersysteme.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2007Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - FKZ 0327645Laufzeit: 2007-2011
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Erforschung und Anwendung von Schallminimierungsmaßnahmen beim Rammen des FINO3-Monopiles (Schall FINO3)Gegenstand des Forschungsvorhabens ist der prototypische Einsatz eines großen Blasenschleiers bei den Rammarbeiten zur Errichtung der Forschungsplattform FINO3 in der deutschen Nordsee. Dabei ist vorgehen, in einem kurzen Versuchsprogramm im Anschluss an den eigentlichen Rammvorgang die Wirksamkeit des Minderungskonzepts zum Schutz der marinen Umwelt vor Schallimmissionen zu untersuchen. Parallel dazu werden weitere Maßnahmen im Rahmen der ökologischen Begleitforschung durchgeführt.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2008Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - FKZ 0325023ALaufzeit: 01.01.2008 - 31.03.2009
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Erforschung von Sonartranspondern für Offshore-Windparks und technische Integration in ein GesamtkonzeptOffshore-Windenergieanlagen erfordern als künstliche Unterwassergefahren-quellen eine akustische Kenntlichmachung der U-Boote durch Sonartransponder. Für diese wird gefordert auch unter ungünstigen hydro-akustischen Bedingungen und in sicherer Entfernung vom OWP ein ausreichend hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen. Zugleich müssen die negativen Einflüsse des Hydroschalls auf marine Säugetiere minimiert werden. Neben der Auslegung der Geräte entsprechend den Anforderungen der Bundesmarine wird die Abbildung der Schallausbreitung im hybriden Rechenmodell verfolgt.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2009Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - FKZ 0325104ALaufzeit: 01.02.2009 - 31.03.2011
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Realistische Hydroschallszenarien auf der Basis von Prognosemodellen und Monitoring für den Bau von OWPs in der deutschen Nordsee (HyproWind)Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines mehrstufigen numerischen Verfahrens für die Vorhersage von Rammschallimmissionen in der deutschen Nordsee. Der Schwerpunkt der Modellbildung liegt dabei nicht auf einer Quellenbeschreibung, sondern vielmehr auf einer effizienten Schallausbreitungsberechnung bis in große Entfernungen mit anschließender Visualisierung in Lärmkarten. Darüber hinaus sind hydroakustische Dauermessungen an den Forschungsplattformen FINO1 und FINO3 für die Modellvalidierung vorgesehen.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2010Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - FKZ 0325212Laufzeit: 01.09.2010 - 31.12.2013
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Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Vorhersage des Unterwasserschalls bei Rammarbeiten zur Gründung von OWEA: Simulationsmodelle für Schallminderungskonzepte (BORA)Das übergeordnete Ziel des Verbundprojekts BORA ist die Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Vorhersage der Schallausbreitung im Wasser infolge von Offshore-Rammarbeiten. Dies beinhaltet vor allem die Modellierung der Schallausbreitung an der Quelle, die durch die Pfahlbewegung und –vibration entsteht, wie auch die Abbildung der Schallausbreitung im Wasser und im Boden sowie die Modellierung von Schallminderungskonzepten wie zum Beispiel dem Blasenschleierkonzept.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2012Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0325421BLaufzeit: 01.12.2009 - 30.11.2014
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Von der Schallquelle zur psycho-akustischen Bewertung (WEA-Akzeptanz)Im Rahmen des Projektes soll ein interdisziplinärer Ansatz verfolgt werden, der die physikalische Schallentstehung, -abstrahlung und -ausbreitung mit der psychoakustischen Bewertung am Immissionsort verknüpft. In Zusammenarbeit zwischen dem Industriepartner Senvion, dem IKT und dem IMUK der Leibniz Universität Hannover, soll ein akustisches Gesamtmodell entwickelt werden, das sowohl die Schallentstehung am Rotor, an WEA-Komponenten und in der Gondel, als auch die Schallausbreitung bis zum Empfänger unter realistischen atmosphärischen Bedingungen erfasst. Das Gesamtmodell beinhaltet auch die für die Akzeptanz in der Bevölkerung so wichtige psychoakustische Lästigkeitsbewertung der berechneten Schallimmissionen.Leitung: Prof. Dr-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2017Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0324134ALaufzeit: 01.04.2017 – 30.11.2020
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© ISD
Gekoppelte Dynamische Systeme
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Suction Bucket-Gründungen als innovatives und montageschallreduzierendes Konzept für Offshore-Windenergieanlagen (WindBucket)Das Gesamtziel des Forschungsvorhabens „WindBucket“ ist die Beurteilung der Machbarkeit und der Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen sowie die Schaffung der erforderlichen Grundlagen für die Planung, Bemessung und Errichtung von Bucket-Gründungen aus Stahl und Stahlbeton in deutschen Offshore-Gebieten. Die Aufgaben des ISD umfassen den Aufbau eines multi-physikalischen Gesamtmodells der Windenergieanlage zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens mit Hilfe der Modalanalyse sowie der transienten Berechnung unter Berücksichtigung der Boden-Bauwerk-Interaktion.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2012Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0325406BLaufzeit: 01.07.2012 - 30.09.2014
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Innovative Wind Conversion Systems (10-20 MW) for Offshore Applications (INNWIND.EU)Das Forschungsprojekt mit insgesamt 27 europäischen Partnern ist Nachfolgeprojekt des UpWind Projekts, in dem die Vision einer 20MW Windenergieanlage formuliert wurde, die nur mit spezifischen, technologischen Innovationen möglich sein wird. Das globale Ziel des INNWIND.EU Projekts ist das Design einer innovativen 10-20MW Offshore-Windenergieanlage sowie die Erstellung von Demonstratoren für einige besonders kritische Komponenten.Leitung: Prof. Dr. Ing.-habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2012Förderung: Europäische UnionLaufzeit: 01.11.2012 - 31.10.2017
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Lebensdauer - Forschung an den OWEA-Tragstrukturen im Offshore-Testfeld alpha ventus (GIGAWIND life)Ziel des Verbundprojekts ist die Erweiterung des in GIGAWIND alpha ventus entwickelten Bemessungskonzepts für Tragstrukturen von OWEA um wesent-liche Aspekte, die sich erst aus dem mehrjährigen Betrieb ergeben. Zu nennen sind hier sowohl die Degradationsmechanismen auf der Widerstandsseite der mit den umgebenden Medien interagierenden Tragstruktur (materielle Schädigungen von Tragstruktur und Fügestellen, Materialermüdung, Schäden der Korrosionsschutzsysteme, Kolk, Degradation des Pfahltragverhaltens) als auch die Ermittlung einwirkender Lasten aus Wellen und marinem Bewuchs.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2013Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 0325575ALaufzeit: 01.02.2013 - 31.01.2018
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Probabilistische Sicherheitsbewertung (PSA)In diesem themenübergreifenden Verbundprojekt soll die für den Bemessungsprozess zentrale Frage der Versagenswahrscheinlichkeit in den aktuellen Bemessungen von OWEA geklärt werden. Hierfür werden mit Hilfe von probabilistischen Methoden Versagenswahrscheinlichkeiten für die Grenzzustände berechnet. Die vorhandenen Versagensarten der Tragstruktur werden in einer Fehlerbaumanalyse zusammengeführt und die wahrscheinlichste Versagensart sowie die resultierende Versagenswahrscheinlichkeit können bestimmt werden.Leitung: Prof. Dr-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2014Förderung: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und KulturLaufzeit: 01.12.2009-30.11.2014
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Schwingungs- und Festigkeitsverhalten von Bauteilen mit regenerations-bedingten Imperfektionen und Eigenspannungen (TP B4 "Stochastische Strukturanalyse" des SFB 871)Reale Bauteile weisen regenerationsbedingte Imperfektionen (Geometrie, Material und Eigenspannungen) auf, die das Strukturverhalten maßgeblich beeinflussen. Am Anwendungsbeispiel des komplexen Investitionsguts einer Verdichterblisk, wird der Regenerationseinfluss auf die Anfahrdynamik und Lebensdauer quantifiziert. Grundlage für die notwendige probabilistische Strukturanalyse sind effiziente Berechnungsansätze. Letztlich erfolgt eine Bewertung der möglichen Regenerationspfade (konkurrierende und nichtkonkurrierende).Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2014Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)Laufzeit: 2010-2021
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© ISD
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Integrated Research Programme on Wind Energy (IRPWIND)Übergeordnetes Ziel des IRPWIND Projekts ist die Förderung der Vernetzung von europäischen Forschungsaktivitäten im Bereich der Windenergie. Dies soll zu einem schnelleren Übergang zu einer kohlenstoffärmeren Wirtschaft führen und europäische Wettbewerbsfähigkeit erhalten und erhöhen. Die drei Hauptziele liegen im Bereich der Optimierung von Windfarmen durch die Modellvalidierung, auf der Reduktion von Unsicherheiten zur Steigerung der Effizienz und Zuverlässigkeit zukünftiger Anlagen und auf der Transformation des Energieversorgungssystems.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2014Förderung: Europäische UnionLaufzeit: 01.03.2014 - 30.04.2018
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Verbundforschung zur Steigerung der Effizienz von Windenergieanlagen im Energiesystem (ventus efficiens)Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Steigerung der Effizienz von (Offshore-) Windenergieanlagen im Energiesystem. Obwohl diese heute mit hoher Qualität hergestellt, errichtet und betrieben werden, ist eine kontinuierliche Steigerung der Effizienz unabdingbar. Nur so können die Stromgestehungskosten noch deutlich weiter gesenkt werden. Dies ist für die Windenergie von besonderer Bedeutung, da sie in Zukunft einen wesentlichen Anteil der europäischen Stromproduktion stellen wird.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2015Förderung: Nds. Ministerium für Wissenschaft und KulturLaufzeit: 01.12.2014 - 31.12.2019
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© ForWind
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Präzises Messsystem zur berührungslosen Erfassung und Analyse des dynamischen Strömungsverhaltens von WEA-Rotorblättern (PreciWind)Im Rahmen des Vorhabens PreciWind wird ein mobiles thermografisches Messsystem zur kontinuierlichen Erfassung und Analyse des dynamischen Strömungsverhaltens von Rotorblättern an Windenergieanlagen (WEA) im Betrieb entwickelt. Mit dem für den Freifeldeinsatz entwickelten System kann die aerodynamische Leistungsfähigkeit laufender WEA quantifiziert und bewertet werden. Die Analyse der oberflächennahen Strömungszustände wird mit einer geometrisch hochauflösenden Infrarotkamera im langwelligen Strahlungsbereich verwirklicht. In Kombination mit einem Laserabstandsmesssystem zur Erfassung der Rotorblattdistanz und -geometrie wird das Messsystem auf einem ko-rotierenden Messsystemträger fixiert, um erstmals das Strömungsverhalten während einer vollständigen Umdrehung des Rotors zu untersuchen. Diese Anordnung ermöglicht die Kompensation der Relativbewegungen zwischen Messsystem und WEA-Rotor und ermöglicht zeitgleich eine Analyse der Strukturdynamik der WEA auf Grund von wechselnden Krafteinwirkungen innerhalb eines Rotorumlaufes. Unter Verwendung einer mobilen Stromversorgung können Messungen im Freifeld aus Distanzen von bis zu 300 m zur WEA durchgeführt werden. Das ISD verfolgt innerhalb dieses Projekts erstmalig das Konzept eines Digitalen Zwillings. Ein virtuelles Abbild der WEA wird detailgetreu konzipiert und die gesamten Messaktivitäten mit Hilfe der parametrisierten Simulationsmodelle zur effektiven Positionierung und Einstellung des neuartigen Messsystems verfolgt, sowie auftretende Ursachen von Charakteristika und Unschärfe entlang der gesamten Versuchsstrecke und Messdurchführungen mit Fokus auf strukturmechanische Aspekte untersucht. Eine Validierung der simulationsbasierten Modelle erfolgt anhand von hochwertigen Messdaten.Leitung: Prof. Dr-Ing. habil. Raimund Rolfes, PD Dr.-Ing. habil. Cristian Guillermo GebhardtTeam:Jahr: 2020Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 03EE3013BLaufzeit: 01.01.2020 – 31.12.2022
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© BIMAQ
Unschärfe
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Effizienzsteigerung unscharfer Strukturanalysen von Windenergieanlagen im Zeitbereich (ENERGIZE)Windenergie ist eine zukunftsträchtige Technologie zur Erfüllung der Ziele für den Ausbau erneuerbarer Energien. Zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit müssen Kosten gesenkt und die Zuverlässigkeit erhöht werden. Ein erfolgversprechender Ansatz hierfür ist die realitätsnähere numerische Strukturanalyse von Windenergieanlagen (WEA) unter Berücksichtigung von polymorpher Unschärfe. Unter Unschärfe ist, die Variabilität, Unvollständigkeit und Ungenauigkeit von Daten zu verstehen. Eine Möglichkeit polymorphe Unschärfe zu modellieren, ist die Verwendung von Methoden der „imprecise probability“. In der Forschung im klassischen Bauingenieurwesen werden solche Ansätze zuletzt vermehrt angewendet. Aufgrund der Komplexität von WEA, die Herausforderungen mit unbekannten und streuenden Eingangsparametern (typisch für das Bauingenieurwesen) und komplexes Regelverhalten (typisch für den Maschinenbau) vereinen, sind solche Ansätze bisher nicht zu finden. Rechenzeiten sind teilweise zu hoch und die Verwendung von Metamodellen ist aufgrund der Komplexität von WEA nur bedingt möglich. Daher werden in diesem Forschungsvorhaben zunächst geeignete Methoden der „imprecise probability“ auf ein WEA-Modell angewendet. Anschließend - hier liegt der Kern des Vorhabens – wird die Effizienz der unscharfen Analyse gesteigert, indem die Anzahl der erforderlichen Modellauswertungen reduziert wird. Dies erfolgt einerseits mit Hilfe weiterentwickelter Sensitivitätsanalysen, die unter Berücksichtigung polymorph unscharfer Parameter verwendet werden können. So kann die Anzahl der unscharfen Parameter reduziert werden. Andererseits werden Stichprobenverfahren entwickelt, die mit Methoden der „imprecise probability“ und Lastextrapolationsverfahren für WEA kombinierbar sind. Anschließend kann eine effizientere Strukturanalyse von WEA unter Berücksichtigung von polymorpher Unschärfe bei gleichzeitiger Einhaltung adäquater Rechenzeiten durchgeführt werden, sodass realitätsnähere Analysen möglich sind.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund Rolfes, Dr.-Ing. Cristian GebhardtTeam:Jahr: 2019Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)Laufzeit: 2019 – 2022
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© ISD
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Fundierte Metamodellbildung stochastischer, geregelter Strukturen am Beispiel von Windenergieanlagen (MetaWind)Smarte Systeme, die zumeist aus dem Bereich der Kommunikationstechnik kommen und auf einer Kombination von vernetzten, regel- oder steuerbaren, sensorischen und intelligenten Teilsystemen bestehen, sind in den Medien in den letzten Jahren allgegenwärtig. Eigentlich gibt es smarte Systeme schon seit Jahren in verschiedensten Ingenieurbereichen. Im Bauingenieurwesen sind dies zum Beispiel Windenergieanlagen, die vernetzte Elemente der Mess- und Regelungstechnik aufweisen. Für eine wirtschaftliche und zuverlässige Auslegung dieser Systeme ist deren Simulation notwendig. Aufgrund des nichtlinearen, stochastischen und geregelten Verhaltens solcher Systeme kann die erforderliche Rechenleistung unwirtschaftlich hoch sein. In diesem Fall können Ersatzmodelle, sogenannte Metamodelle, zum Einsatz kommen, die das Systemverhalten approximieren. Zwar werden solche Metamodelle heutzutage bereits vielfach eingesetzt, doch ihre Genauigkeit und Effizienz sind bei komplexen Systeme bisher beschränkt oder zumindest kaum umfassend analysiert. Daher adressiert dieses Forschungsvorhaben diese Forschungslücke und entwickelt fundierte Metamodelle für Windenergieanlagen auf Basis eines umfassenden Vergleichs verschiedener Varianten.Leitung: Dr.-Ing. Clemens HüblerTeam:Jahr: 2019Förderung: Leibniz Young Investigator Grant (LUH)Laufzeit: 2019- 2021
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© ISD
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VIPile – Einfluss der Vibrationsparameter auf die Installation und das Tragverhalten von MonopilesDie Ergebnisse der ersten beiden Auktionsrunden für deutsche Offshore-Windparks mit Inbetriebnahme von 2021 bis 2025 verdeutlichen die Notwendigkeit, weitere Kostensenkungspotenziale nutzbar zu machen, um diese zukünftigen Projekte im angestrebten Kostenrahmen realisieren zu können. Eine Möglichkeit hierzu bildet der Einsatz der Vibrationsrammung als umweltschonendes und kostengünstiges Bauverfahren zur Realisierung der weiteren Ausbaupläne für Offshore-Windenergie in Deutschland. Das Projekt VIPile verfolgt das übergeordnete Ziel mittels großmaßstäblicher Versuche und numerischer Simulationen validierte Modelle zur Prognose des Tragverhaltens für vibrierte Monopile-Gründungen zu entwickeln, um eine wirtschaftliche Bewertung zu ermöglichen und entsprechende Risiken bei der Realisierung zu reduzieren. Darüber hinaus wird zusätzlich ein vereinfachtes weniger rechenintensives, linearisiertes Boden-Bauwerk-Interaktionsmodell entwickelt, das sich zur Einbindung in die Gesamtsimulation eignet und aus den zuvor entwickelten detaillierten Modellen abgeleitet und mit Hilfe dynamischer Messungen validiert wird. Auf dem vereinfachten Boden-Bauwerk-Interaktionsmodell liegt der Fokus des ISD.Leitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund Rolfes, Dr.-Ing. Clemens HüblerTeam:Jahr: 2020Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 03EE3022Laufzeit: 01.08.2020 – 31.07.2023
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© ISD
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Transdisziplinäre End-of-Life Analyse von Windenergieanlagen zur Entwicklung technisch-wirtschaftlich optimaler Nachnutzungsstrategien (TransWind)Die Windenergie stellt einen wichtigen Grundpfeiler für das Erreichen der Energiewende in Deutschland dar. Noch sind die Stromgestehungskosten im Verhältnis zur Marktvergütung hoch, sodass hier Entwicklungsbedarf besteht. Vor diesem Hintergrund ist die End-of-Life-Thematik von Windenergieanlagen (WEA) – d.h. die Analyse und Ausgestaltung der Zeit nach Ende der Förderung des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) bzw. nach Überschreiten der Entwurfslebensdauer – aktuell von besonderem Interesse. Zur Entwicklung technisch-wirtschaftlich nachhaltiger Strategien für Post-EEG-WEA ist eine gemeinsame und zumindest einseitig gekoppelte Betrachtung unterschiedlichster Aspekte der Strukturdynamik, Prozesstechnik, Logistik, Raumplanung und Betriebswirtschaft unabdingbar. Beispielsweise ist es nur dann sinnvoll, die betriebswirtschaftliche Machbarkeit eines Weiterbetriebs durch Retrofit zu analysieren, wenn dieser auch technisch möglich ist. Daher soll im Rahmen von TransWind ein probabilistisches, strukturdynamisches Modell einer WEA mit standortspezifischen Windsimulationen, raumplanerischen Werkzeugen und Wirtschaftlichkeitsanalysen in einem verzahnten Modellierungsansatz verbunden werden. Um die automatisierte Anwendung dieses transdisziplinären Vorgehens zu ermöglichen, soll der Modellierungsansatz zudem in einer Softwarelösung umgesetzt werden und dadurch die Vorteile der zunehmenden Digitalisierung in der Energiewirtschaft nutzen. Der Fokus des ISD liegt auf der strukturdynamischen, probabilistischen Lebensdauerberechnung.Leitung: Dr.-Ing. Clemens Hübler, Prof. Dr-Ing. habil. Raimund RolfesTeam:Jahr: 2020Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 03EE3029ALaufzeit: 01.11.2020 – 31.10.2023
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