Lebensdauervorhersage

Ganzheitliche Zustandsüberwachung und Lebensdauerprognose von Offshore-Windenergieanlagen am Beispiel von FINO3 (MonitorOWEA)

Fachhochschule Kiel - Fachbereich Maschinenwesen, Institut für Schiffbau und maritime Technik
Prof. Benedict Boesche

Eine zuverlässige Vorhersage der Lebensdauer von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) ist selbst nach heutigem Stand kaum zu realisieren. Dies wird in Zukunft für Betreiber und Hersteller aber zu einem konkreten Problem, wenn die Entscheidungen über die Verlängerungen von Betriebsgenehmigungen anstehen werden.

Hier setzt das geplante Vorhaben an. Es wird basierend auf FINO3 ein validiertes Prognosemodell für die Lebensdauervorhersage entwickelt. Dieses Modell wird sich später auf jeden OWEA-Typ anpassen lassen, der auf Monopiles gegründet ist und neben Messungen für Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit mit minimal zusätzlichen Messpunkten auskommt.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Teilvorhaben 0325915D mit Mitteln aus dem Bundeshaushalt in Höhe von 372.897,00 EUR. Die Zuwendung gilt für den Zeitraum vom 01.12.2015 bis 31.07.2019.

Vorgehen & Ziele

Positionen und Messgrößen der Sensoren im Schwingungsmesssystem
Positionen und Messgrößen der Sensoren im Schwingungsmesssystem

Dafür wird die FINO3 mit zahlreichen Sensoren bestückt, die sich ergänzende physikalische Größen erfassen, mit denen das Prognosemodell entwickelt und validiert wird. Die Simulation des strukturellen Verhaltens von FINO3 bildet die Basis für das Prognosemodell und wird ebenfalls anhand von Messdaten abgeglichen. Aus gemessenen Daten und den Ergebnissen der Simulation wird das Prognosemodell erstellt, das eine zuverlässige Aussage über die Lebensdauer ermöglicht.

Das Prognosemodell lässt sich später auf beliebige OWEA-Typen übertragen und ermöglicht so kostenintensive Wartungen und Prüfungen optimiert planen zu können. Mit Kenntnis über die Restlebensdauer können Betreiber von OWEA auch frühzeitig entscheiden, ob eine Verlängerung der Betriebsgenehmigung für ihre Anlagen in Betracht gezogen werden kann, die mit belastbaren Messungen und Nachweisen untermauert wird. Dies erhöht die Wirtschaftlichkeit von OWEA insgesamt.
Das Projektteam hat bereits Vorarbeiten zu Lebensdauerprognosen von Monopiles durchgeführt und konnte so bereits Erfahrungen mit der Arbeit unter Offshore-Bedingungen allgemein und auf FINO3 speziell sammeln. Mögliche Risiken und Schwierigkeiten sind bekannt und können oft durch sorgfältige Vorbereitung umgangen oder minimiert werden. Insgesamt sind die Aussichten auf Erfolg dieses Projekts als sehr hoch eingestuft.

FINO3