2022-08-01  –  2025-07-31

843.673,36 EUR

Technische Universität Dresden - Institut für Massivbau - Professor Marx, Dresden, Sachsen

03EE2041A

Windenergieanlagen - sonstige Komponenten [EB1215]

01247821/1  –  SMARTower - Bemessung und Lebensdauerüberwachung modularer Turmkonstruktionen für Windenergieanlagen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)

Energie

Windenergieanlagen leisten bereits heute den größten Anteil an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland. Um die Ausbauziele im Bereich der erneuerbaren Energien jedoch zu erreichen, ist eine weitere Kostensenkung der Windstromerzeugung bei Herstellung und Betrieb unumgänglich. Dabei geht ein Großteil der Kosten auf die Turmkonstruktion und das Fundament zurück. Die Fertigung wirtschaftlicher Turmstrukturen ist mit steigenden Nabenhöhen und häufig größeren Rotordurchmessern verbunden. Bei den nächsten Turmgenerationen sind daher signifikant höhere statische und dynamische Beanspruchungen zu erwarten. Zur Reduktion der Transportkosten und des Montageaufwands werden in der neuen modularen Turmgeneration durch zusätzliche vertikale Fugen Halb-, Drittel- oder Viertelschalen gebildet. Diese Zerlegung der Turmkonstruktion in einzelne Betonfertigteilsegmente, zwischen denen die Kraftübertragung ausschließlich über Reibung erfolgt, führt jedoch zu einem komplexen Tragverhalten, das bisher weder vollständig verstanden ist noch zuverlässig modelliert werden kann. In dem hier beantragten Forschungsvorhaben soll das (Fugen-)Tragverhalten von derartigen segmentierten Turmkonstruktionen unter kombinierter Belastung aus Vorspannung, Biegung, Querkraft und Torsion untersucht werden. Dazu werden sowohl großformatige Versuche an Modelltürmen im Maßstab von etwa 1:10 als auch Detailuntersuchungen an kleineren Turmausschnitten durchgeführt. Ziel der Untersuchungen ist es den Einfluss von Imperfektionen und Vertikalfugen auf das globale Tragverhalten der Turmkonstruktion und die Tragfähigkeit der Horizontalfugen zu erfassen und zu bewerten. Basierend auf den Versuchsergebnissen und numerischen Begleitsimulationen sollen anschließend realitätsnahe ingenieurmäßige Bemessungsansätze zur Fugentragfähigkeit entwickelt und validiert werden. Abschließend sollen diese Bemessungsansätze in Anwendungsempfehlungen für die Praxis münden.