Dipl.-Ing. Vilmar Fuchs

Kurzbeschreibung:

Aufgrund steigenden Bedarfs nach regenerativen Energien, wird in den letzten Jahren verstärkt auf dem Gebiet der Offshore-Windkraftanlagentechnik geforscht. Neben einer wachsenden Anlagenzahl sind kontinuierliche Steigerungen der Einheitsleistung maßgeblich für diesen Trend. Somit werden neue Standorte mit günstigen Windverhältnissen erschlossen. Hierzu gehören auch Standorte auf dem Meer, wo neue Offshore-Windparks geplant und gebaut werden. Windkraftanlagen auf dem Meer unterliegen hierbei extremen Witterungsbelastungen, welche neue Herausforderungen mit sich bringen. Im Gegensatz zu den Windkraftanlagen auf dem Land müssen diese nicht nur höheren Windlasten standhalten, sondern sind zusätzlich auch den Belastungen durch Meeresströmungen ausgesetzt, wie z.B. wechselnde Meeresspiegelhöhen durch Gezeiten, das Abtragen des Meeresbodens durch Wasserströmungen und Belastungen durch stürmischen Wellengang. Der Fokus dieses Forschungsprojekts liegt auf der Analyse, der numerischen Simulation und der experimentellen Validierung von Fluid-Struktur-Interaktionen-Prozessen zwischen Meeresströmung, Wellengang und den Turmstrukturen der Windkraftanlagen. Die enormen dynamischen Lasten, insbesondere der sogenannten Sturzbrecher-Wellen, führen zur Schwingungsanfachung der Turmstruktur, die über Jahre großen Schäden verursachen können. Die Kopplung zwischen mehrphasiger Fluiddynamik auf Basis der Volume- of- Fluid- Methode und Strukturmechanik eröffnet hierbei neue Perspektiven durch die Entwicklung adaptiver Komponenten in der Struktur der Offshore-WKA, um deren Effizienz, Sicherheit und Lebensdauer zu steigern.