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Entwicklungen von Jörss - Blunck - Ordemann

Jörss – Blunck – Ordemann GmbH engagiert sich im Bereich Forschung & Entwicklung

Forschung und Entwicklung

DEM STAND DER TECHNIK EINEN SCHRITT VORAUS

Die Jörss – Blunck – Ordemann GmbH engagiert sich neben den laufenden Planungs-, Prüf- und Beratungsaufgaben zunehmend
mit Fragestellungen, die in den Bereich Forschung & Entwicklung fallen. Dies sind einerseits Entwicklungsleistungen zur
hausinternen Toolentwicklung und Prozessoptimierung, die rein aus Eigenmitteln bestritten werden.
Darüber hinaus wird ein wesentlicher Teil der F&E Aktivitäten bei JBO durch Fördermittel von öffentlichen Einrichtungen
(Bundesregierung sowie Europäische Kommission) bzw. der Industrie unterstützt. Die ausgeübten Tätigkeiten reichen dabei
von Grundlagenforschung bis hin zur anwendungsnahen Entwicklung.

Beispielhaft sind nachfolgende einige Forschungsprojekte dargestellt:

DESPOW im Verbundprojekt HyStOH

DESPOW = Design Entwicklung einer schwimmenden Plattform für eine selbstausrichtende Offshore-Windenergieanlage
HYSTOH = Hydrodynamische uns strukturmechanische Optimierung eines Halbtauchers für Offshore-Windenergieanlagen

Verbundpartner

  • Cruse Offshore GmbH
  • Technische Universität Hamburg
  • aerodyn engineering GmbH
  • Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH

Laufzeit

2016-2019

Mittelgeber

Bundesministerium für
Wirtschaft und Energie (PtJ)

Fördervolumen JBO

ca. 250.000 €

Projektbeschreibung

Das Projekt befasst sich mit der Untersuchung und Optimierung einer selbstausrichtenden Halbtaucherplattform für schwimmende Offshore-Windenergieanlagen (OWEA). Grundgedanke des Konzeptes ist, die aerodynamischen Kräfte der Turbine und Turmstruktur zur selbständigen Ausrichtung der Turbine im Wind zu nutzen, um eine große Energieausbeute bei einfachem Anlagendesign zu erreichen. Durch die schwimmfähige Plattform ist eine Montage im Küstenbereich möglich, und für die Installation sind lediglich Schlepper notwendig. Die Gesamtanlagenstruktur wird – beginnend mit verschiedenen konzeptionellen Entwürfen – in dem interdisziplinären Projekt iterativ mit verschiedenen Methoden optimiert. Dabei greifen Anlagentechnik, Aerodynamik, Strukturdesign, Fertigung und Logistik eng verzahnt ineinander. JBO ist im Konsortium für das Strukturdesign zuständig und befasst sich, angefangen beim Vorentwurf bis hin zum Basic Design, auch mit den Themenfeldern Design Basis, Lastermittlung, Ankersystem, Korrosionsschutz, Schwimmstabilität, Kollisionsfreundlichkeit und Fertigungs- und Montagekonzept. Eine Besonderheit im Entwurf der Tragstruktur war die Vorgabe, dass diese in möglichst weiten Teilen in Panelbauweise, angelehnt an schiffbauliche Prinzipien erstellt werden sollte. Dabei erweist sich die Ermüdungsberechnung als besondere Herausforderung, da die Einwirkungssituation für diese Bauweise weitestgehend unbekannt war. Die im Rahmen des Vorhabens eingesetzten Planungsmethoden werden hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit bewertet und zur Planungs- und Zertifizierungssicherheit von zukünftigen Projekten erheblich beitragen.

Mehr Informationen
www.cruse-offshore.de

Darstellung des Floaters im Entwurfsstadium
Quelle: Cruse Offshore GmbH

Geschweißte Stahlknoten für Offshore-Jackets

Designoptimierung mittels innovativer Berechnungsansätze und abgeleiteter Fertigungsverfahren zur Reduktion
des Materialeinsatzes und der Fertigungskosten

Verbundpartner

Salzgitter Mannesmann Renewables GmbH

Laufzeit

2017-2021

Mittelgeber

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (AIF)

Fördervolumen JBO

ca. 170.000 €

Projektbeschreibung

Aufgrund von immer größer werdenden Abmessungen stößt der Monopile als Gründungsart an die Grenzen seiner Einsetzbarkeit in tieferen Gewässern. Hierfür bieten Jacket-Strukturen eine vielversprechende Alternative, die jedoch noch Schwächen im Bereich geschweißter Knoten aufweist. Mit dem Forschungsprojekt wird der design- und fertigungsseitige Entwicklungsbedarf bezüglich des Schweißprozesses, Schweißnahtgeometrie und der Ermüdungsnachweisführung reduziert, um sich als eine wettbewerbsfähige und dadurch zukunftsweisende Gründungsvariante zu erweisen. Optimierungspotential besteht in der Strukturdimensionierung (Masse) durch eine Wechselwirkung mit den Herstellungsbedingungen (Schweißen). Dabei ist das Detail "geschweißte Knotenverbindung" im Ermüdungszustand maßgebend und dadurch bestimmend für die Dimension der Gesamtstruktur. So kann eine genauere Ermittlung des Ermüdungswiderstandes eine bis zu 30%-ige Reduktion der Ausnutzungsgrade für die geschweißten Knotenverbindungen mit sich bringen. Durch die optimierte Konstruktion und daraus resultierend dünneren Rohren werden bei der Herstellung Kosten und Zeit gespart. Jedoch bieten die vorhandenen ingenieurmäßigen Methoden in bestehenden Normen und Richtlinien keine Möglichkeit für weitere Optimierung unter Berücksichtigung von positiven Effekten aus verbesserter Geometrie, weiterentwickelten Herstellungsmethoden und Materialgüten. Im Projekt kommen daher innovative bruchmechanische Methoden in der Bemessung und zur Optimierung der Schweißnahtgeometrie sowie automatisierte Schweißverfahren zur Verbesserung der Fertigungsqualität zum Einsatz. Das Projektziel ist es daher, neue Bemessungsmethoden zu entwickeln, um eine wirtschaftliche Konstruktion als wettbewerbsfähige Lösung zur Verfügung stellen zu können.

Numerische Simulation des Rissfortschritts an einer geschweißten Rohrverbindung

ReaLCoE

Next Generation 12+MW Rated, Robust, Reliable and Large Offshore-Wind Energy Converters for Clean,
Low Cost and Competitive Electricity

Verbundpartner

  • Senvion (bis Oktober 2019)
  • BIBA
  • DTU
  • Uptime Engineering
  • 8.2
  • Principal Power
  • Ingeteam
  • ECN
  • DNV GL
  • EnBW
  • ABB
  • wood.
  • Fraunhofer IWES

Laufzeit

2018-2021

Mittelgeber

Europäische Kommission

Fördervolumen JBO

ca. 310.000 €

Projektbeschreibung

ReaLCoE befasst sich mit der Entwicklung bis hin zur prototypischen Erprobung einer neuen Offshore-Windenergieanlage der 14-16MW-Generation unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit, des modularen Aufbaus und der Reduktion der Stromgestehungskosten. JBO ist in dem Konsortium als Spezialist für innovative Tragstrukturkonzepte im Sinne eines ganzheitlichen Entwurfs vertreten. Dabei stehen die Erstellung einer repräsentativen Design Basis, die Entwicklung und der Vergleich mehrerer fest-verankerter Gründungsvarianten auf dem Arbeitsplan sowie die Optimierung und BSH-basierter Bemessung der Tragstruktur für die finale Anlagenkonfiguration. Es wird im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung auch Innovationspotential bezüglich Dämpfungsverhalten, Fertigung der Komponenten sowie der Schnittstellendefinition der Bauteile ausgeschöpft. Mit dem daraus resultierenden optimierten Design der Tragstruktur wird das Gesamtvorhaben um ein wesentliches Modul ergänzt und Kosten zukünftiger Offshore-Windprojekte gesenkt.

Mehr Informationen
www.realcoe.eu

VERBATIM

„Verifikation des Beulnachweises und -verhaltens großer Monopiles“,
Teilprojekt „Simulationsgestützte Beulnachweise und -verhalten großer Monopiles“

Verbundpartner

  • Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
  • TU Berlin mit Unterstützung durch den Offshore-Wind Accelerator unter Koordination des Carbon Trust

Laufzeit

2020-2022

Mittelgeber

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (PtJ)

Fördervolumen JBO

ca. 150.000 €

Projektbeschreibung

Ziel des Verbundprojektes ist die besser Vorhersagbarkeit zweier Phänomene bei Monopiles. Einerseits wird das Pfahlspitzenbeulen betrachtet, das auftritt, wenn es beim Rammen von Monopiles zu Imperfektionen kommt, z.B. ausgelöst durch ungleichmäßige Belastung oder Findlinge. Herkömmliche und stark konservative Bemessungsmethoden stellen bei großen Durchmessern häufig den dimensionierenden Lastfall dar. Andererseits wird die Beulproblematik im Bereich des Meeresbodens betrachtet, die aufgrund des im Betrieb gegebenen Belastungssprung auftreten kann. JBO befasst sich in diesem Kontext mit der nummerischen Simulation und innovativer Methoden der Nachweisführung und deren Validierung anhand von Versuchsdaten. Unterstützt und begleitet wird das Vorhaben durch zahlreiche Industriepartner, die im Offshore Wind Accelerator zusammengeschlossen sind und eine hohe Praxisnähe garantieren.

Darüber hinaus beteiligt sich JBO an zahlreichen Forschungsvorhaben im projektbegleitenden Ausschuss.
Dadurch ist einerseits für JBO ein ständiger Austausch zu aktuellen Forschungs- und Entwicklungsthemen garantiert, andererseits verfügt JBO
über die Kooperationen über ein weitläufiges Netzwerk zu Forschungs- und Industriepartnern sowie Normungskreisen und Behörden.

Informationen zu weiteren abgeschlossenen oder laufenden Forschungsvorhaben können auf Nachfrage bereitgestellt werden.

Kontaktperson
Dr. Gerrit Haake