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Rekonstruktion von Beanspruchungen aus Kurzzeitmessungen für die Restnutzungsdauer - Ermittlung von Windenergieanlagen

Kamieth, R. / Liebich, R. / Melsheimer, M. / Grunwald, A. / Heilmann, C.

Windenergieanlagen, die in den vergangenen Jahrzehnten errichtet wurden, sind normalerweise für eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt. Dies ist auch die typische Betriebsdauer, für die die tragende Struktur, d.h. Turm und Fundament, von den deutschen Bauämtern zugelassen ist. Aufgrund von Lebensdauer-Reserven, die aus Auslegungs- Sicherheiten und überschätzten mittleren Windgeschwindigkeiten der letzten Jahre resultieren, können die Anlagen wahrscheinlich auch über ihre 20jährige Auslegungs-Lebensdauer hinaus betrieben werden. Die in diesem Beitrag beschriebene Methode hat zum Ziel, mithilfe einer Kurzzeit- Lastmessung die Restnutzungsdauer einer beliebigen, individuellen Anlage zu quantifizieren. Zusätzlich werden alle verfügbaren Informationen über das Anlagenleben verwendet, wie z.B. Aufzeichnungen der Windgeschwindigkeiten am Standort, Betriebsdaten und Informationen über Sonderereignisse wie Stillstand oder Sturm. Die Lastmessung macht eine Aussage über die Korrelation zwischen Lasten und Beanspruchungen im vorgeschädigten Turm und Fundament möglich. Auf der Basis der Informationen über den aktuellen Zustand der Anlage werden die aufgenommenen Daten extrapoliert, um das bisher ertragene Lastkollektiv zu erhalten. Damit kann eine realistische Einschätzung der Vorschädigung und der zu erwartenden Restnutzungsdauer erfolgen. Der Beitrag gibt eine Übersicht über die Methode und beschreibt den aktuellen Status des Forschungsprojekts.

Wind turbines built in the last decades are commonly designed for a 20 year service life. This is also the typical operational period for which the primary structure, i.e. tower and foundation, is approved by the German building authorities. Due to reserves resulting from design safety factors and average wind speeds below the expected values in the recent years, turbines are likely to be operated beyond their estimated 20 year service life. The method described in this paper is set out to quantify the remaining service life of any individual wind turbine based on a short-time load measurement. It additionally uses all available information about the turbine's lifetime, such as wind speed recordings, operational data and recordings of events like standstill or storm. The load measurement will provide information about the correlation between wind loads and stresses in the predamaged tower and foundation. Based on the information about the current condition of the turbine, the acquired data is extrapolated in order to gain the endured load spectrum up to the time of measurement. Thus, a realistic estimation of the existing damage and the resulting remaining service life can be given. This paper gives an overview of the method and describes the current status of the research project.