Fundamentüberwachung – resistive vs. faseroptische DMS-Systeme

Der Rolle, die Fundamente bei der Aufstellung von immer größeren, schwereren und leistungsstärkeren Windenergieanlagen in immer tieferen Gewässern und weiteren Entfernungen von der Küste spielen, wurde bisher möglicherweise nicht der ihr gebührende Stellenwert eingeräumt. Sie ist jedoch von entscheidender Bedeutung für die Senkung der Stromgestehungskosten von Offshore-Windenergieanlagen.

Technologie und Kosten im Vergleich

Feste Fundamente, unabhängig davon, ob sie als Monopile, Jacket oder Schwerkraftfundament konstruiert sind, tragen Türme und Turbinen, die weit über 1.000 Tonnen wiegen und deren Spitzen eine Höhe von mehr als 200 Metern erreichen. Die Fundamente müssen diese Aufgabe erfüllen, auch bei starkem Wind und hoher See und mindestens für die 25 Jahre der erwarteten Lebensdauer der Windenergieanlage.

Die Überwachung der strukturellen Integrität der Fundamente, insbesondere in den kritischen Bereichen mit der größten Belastung – knapp über und unter dem Meeresboden – erfordert hohe Kompetenz und modernste Prüf- und Messtechnik. Dies ist ein Feld, in dem die Entwicklung der Industrie Konstruktionsstandards überholt hat - es gibt keine einfache Anleitung für Entwickler im Bereich Offshore. In diesem Bericht vergleicht der Technologieführer HBM Test and Measurement resistive und faseroptische DMS-Messsysteme für die Fundamente von Offshore-Windenergieanlagen.

Zur Prüfung von Konstruktionen zu unterstützen oder für ein System, das langfristig sicherstellt, dass sich die Fundamente in Offshore-Windenergieanlagen im vorgesehenen Zustand befinden, sind Messungen in den Fundamenten von Offshore-Windenergieanlagen von entscheidender Bedeutung. Der Ort der größten Biegung im Fundament liegt typischerweise dort, wo die Struktur auf den Meeresboden trifft. Messungen oberhalb und sogar unterhalb des Meeresbodens sind mit der richtigen Konstruktion und adäquatem Schutz unter Verwendung von Dehnungsmessstreifen-Technologie möglich.

Bei Monopiles kann dies darin bestehen, dass konzentrische Ringe geschützter Dehnungsmessstreifen im Fundament um den Umfang herum angeordnet werden. In Konstruktionen mit Schwerkraftfundamenten und Jackets gibt es andere ‘Hotspots’. Diese temperaturkompensierten Messstellen senden Daten an ein dediziertes Datenerfassungssystem zur Protokollierung und − kombiniert mit Messwerten von Beschleunigungsaufnehmern, Neigungsmessern und anderen Sensoren in der Struktur − bieten ein komplettes Messsystem. Dieses System arbeitet dann entweder mit dem SCADA-Netz des Betreibers oder meldet aus der Ferne über GSM oder Satellit.

Trotz der technischen Herausforderungen sind genaue Messungen an der Stelle, an der die Struktur ihren größten Kräften ausgesetzt ist, unterhalb der Wasserlinie, von großem Wert. Zukünftige Standards mögen Klarheit über Messarten, Standort und Protokollierungsfrequenz liefern, derzeit bedeuten nicht vorhandene Standards jedoch, dass eine enge fachliche Zusammenarbeit mit denjenigen, die Erfahrungen mit der Messung in solch rauen Umgebungen, insbesondere unter Wasser, haben, von entscheidender Bedeutung ist. In einer Branche, die sich schneller entwickelt hat als die Standards, die sie leiten sollen, vertraut man in hohem Maße auf die historische Leistung von Produkten – wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen.

Aber welche Art von Dehnungsmessstreifen sollte verwendet werden? HBM verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung und Lieferung von resistiven und faseroptischen Dehnungsmessstreifen, mit einer starken Erfolgsbilanz erfolgreicher Installationen, sowohl unter Wasser als auch unter dem Meeresboden. Daher haben wir einen einfachen technischen und Kostenvergleich von typischen optischen und resistiven Dehnungsmessstreifen-Paketen zusammengestellt.

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