Lebensdauerbewertung von halbuntergetauchten Windturbinen anhand der Gaidai-Risikoauswertungsmethode

Zusammenfassung Da die globale Agenda zunehmend auf die sogenannte Herausforderung des Klimawandels und die Senkung der Kohlenstoffemissionen ausgerichtet ist, wird die Forschung zu grünen, erneuerbaren Energiequellen heutzutage immer beliebter. Offshore-Windenergie, erzeugt durch FOWTs (d.h. Floating Offshore Wind Turbines), ist ein solches Ersatzprodukt. Sie ist ein wesentlicher industrieller Bestandteil der modernen Offshore-Windenergiebranche und produziert sauberen, erneuerbaren Strom. Die genaue Bewertung der operativen Lebensdauer von FOWTs ist ein wichtiges technisches Sicherheitsproblem, da Umweltlasten in situ zu Ermüdungsschäden sowie zu extremen strukturellen Dynamiken führen können, die strukturelle Schäden verursachen können. In dieser Studie wurden die in situ hydro- und aerodynamischen Umweltlasten, die auf FOWTs wirken, unter Berücksichtigung der tatsächlichen lokalen Seebedingungen numerisch bewertet, unter Verwendung des FAST-kopplten nichtlinearen Aero-Hydro-Servo-Elastik-Softwarepakets. FAST kombiniert Aerodynamik- und Hydrodynamikmodelle für FOWTs, Modelle für Regelungs- und Elektrodynamiksysteme sowie Modelle für strukturelle Dynamik, die gekoppelte nichtlineare MC-Simulationen in Echtzeit ermöglichen. Das FAST-Softwaretool ermöglicht die Analyse einer Reihe von FOWT-Konfigurationen, einschließlich 2- oder 3-blättrigem Horizontalachsenrotor, Pitch- und Stallregelung, starrem und kippbarem Nabe sowie aufwind- und abwindseitigen Rotoren. FAST basiert auf fortschrittlichen Ingenieurmodellen, die aus den grundlegenden Gesetzen abgeleitet sind, jedoch mit geeigneten Annahmen und Vereinfachungen, ergänzt, wo anwendbar, mit experimentellen Daten. Die kürzlich entwickelte Gaidai-Zuverlässigkeitslebensdauerbewertungsmethode, die gut geeignet ist für die Risikobewertung einer Vielzahl nachhaltiger Energiesysteme, die nichtlinearen, potenziell extremen Umweltlasten in situ während ihrer geplanten Betriebsdauer ausgesetzt sind. Der Hauptvorteil der propagierten Gaidai-Risikoauswertungsmethodik ist ihre Fähigkeit, gleichzeitig eine Vielzahl dynamischer Systemfreiheitsgrade zu behandeln, die den kritischen Komponenten des Systems entsprechen.