Offshore-Windenergie - Einfuhrung in die Windenergietechnik - page 458

11.6.3.2 Spar Buoys
Bei sehr großen Wassertiefen (> ca. 200 m) kommen auch „Spar Buoys“ infrage. Sie werden
ebenfalls zurzeit hauptsächlich in der Offshore-Öl- und Gasindustrie eingesetzt. Dabei handelt
es sich um senkrecht schwimmende stabförmige Hohlkörper, deren Gewichtsschwerpunkt
deutlich unterhalb des Auftriebsschwerpunkts liegt und damit ein stabilisierendes Moment
erzeugt. Der Auftriebsüberschuss wird durch den Zug der Verankerung mit Seilen und zusätz-
lichen Reitergewichten kompensiert. Damit wird die senkrechte Schwimmlage zusätzlich sta-
bilisiert. Die Einsatzmöglichkeiten für OWEA bei großen Wassertiefen werden zurzeit intensiv
untersucht.
Auch hier gilt, dass wegen des hohen Materialeinsatzes für Schwimmkörper und Verankerung
sowie der aufwändigen Aufstellung sich solche Gründungen nur für große WEA (5MW und
mehr) bei großen Wassertiefen (> ca. 200m) lohnen.

11.6.4 Betriebsfestigkeit

Neben den Maximalbelastungen einer OWEA aus der 50- bzw. 100-Jahresböe und der 50- bzw.
100-Jahreswelle sind die hohen Lastwechselzahlen aus den Seegangs- und Windbelastungen
mit bis zu 3 · 10 8 Lastzyklen in 25 Jahren ein weiteres bestimmendes Kriterium für die Dimen-
sionierung der OWEA-Fundamentierungen.
Zur Berechnung der Lebensdauer gibt es mehrere Verfahren, das am meisten genutzte ist die
lineare Schadensakkumulationsmethode nach Palmgren-Miner (siehe z. B. [ 9] ).
Danach werden die zeitlichen Belastungen von Komponenten der Gründungen in k soge-
nannte Lastkollektive aufgeteilt. Jedes Kollektiv wird durch auftretende Lastwechselzahl, Span-
nungsamplitude und Mittelspannung festgelegt. Für die so festgelegten Lastkollektive werden
entsprechende Teilbeiträge d i zu einer Schädigungssumme D ermittelt.

D = k

X

d i ∑ ¥ ∑ 1 (11.80)

i = 1

Für die konstruktiven und fertigungstechnischen Ausführungen der Komponenten (Bauteilart,
Schweißnahtform, Belastungsrichtung, Kantenbearbeitung usw.) hat das IIW (International
Institute of Welding) sogenannte Detailkategorien (Referenzspannungen) für Bauteile aus
Stahl oder Aluminium festgelegt [9] . Die Referenzspannungen werden mithilfe von Einfluss-
faktoren wie z. B. für die Art des Schweißverfahrens, Dicke des Bauteils, Wichtigkeit des Bau-
teils usw. korrigiert. Die Detailkategorien berücksichtigen nicht die Festigkeit der jeweiligen
Materialien, diese wird nur mit einem Einflussfaktor bei der Korrektur der Referenzspannun-
gen berücksichtigt.
Es wird meistens für ¥ = 1 angenommen. Das bedeutet, dass auch der Sicherheitsfaktor ge-
gen Versagen gleich 1 ist. Die Palmgren-Miner-Regel weist jedoch gewisse Schwächen auf, es
wird z. B. die Belastungsgeschichte nicht berücksichtigt. So haben zuerst auftretende höhere
Belastungen und danach niedrigere Belastungen eine stärkere Reduzierung der Lebensdauer
zur Folge als bei umgekehrter Reihenfolge. Deshalb sollte die Schadenssumme ¥ < 1 bleiben.
DNV [5] gibt in seinen Vorschriften für ¥ Werte von 0,1 bis 1 vor, je nach Wichtigkeit des Bau-
teils.