Projekt ReNEW - Entscheidungstools für die Nutzungsverlängerung und das Repowering von Windenergieanlagen

19.07.2024

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner & Förderer

Damit die ambitionierten Ausbauziele für die Windenergie erreicht werden können, muss einerseits eine erhebliche Anzahl von neuen Windparks errichtet werden. Andererseits müssen bestehende Windparks, die in absehbarer Zeit das Ende ihrer geplanten Nutzungszeit erreichen, effizient nachgenutzt werden. Im Projekt ReNEW werden Konzepte, Modelle und Methoden entwickelt, die es ermöglichen die ökologisch nachhaltigste, ökonomisch nützlichste und technisch akzeptable Nachnutzungsoption zu identifizieren.

Im Projekt ReNEW wird ein quantitatives Framework entwickelt, welches eine nutzenorientierte Entscheidungsfindung in Nachnutzungsvorhaben von Windparks ermöglicht. Ein wesentlicher Baustein der Entscheidungsfindung sind Lebensdaueranalysen der ermüdungs- und korrosionsbeanspruchten Tragstrukturen. Hierzu werden Modelle und Methoden entwickelt, mit denen auf der Basis aller vorhandenen Daten und Informationen aus den bisherigen Lebenszyklusphasen die verbleibende Lebensdauer analysiert und optimale Inspektions- und Monitoringstrategien für die Nachnutzungsphase abgleitet werden können. Des Weiteren werden als Grundlage für die Entscheidungsanalyse und technische Umsetzbarkeit globale und lokale Konzepte für die Tragwerksertüchtigung erarbeitet und untersucht.

Das übergeordnete Entscheidungstool wird basierend auf entscheidungstheoretischen Ansätzen in Form eines Baukastensystems unter Berücksichtigung von industrie- und genehmigungsseitigen Randbedingungen konzipiert und anhand eines Referenzwindparks umgesetzt. Es integriert die relevanten Daten, Modelle, Analysen, Nachweise und Maßnahmen zur Analyse und Bewertung der zu erwartenden Einnahmen, Kosten und Risken einzelner Nachnutzungsoptionen für Windparks, die auf der Grundlage stochastischer Simulationen der Nachnutzungsphase bestimmt werden. Der Einfluss der schweißtechnischen Fertigung auf die Betriebsfestigkeit von Stahlstrukturen wird mit bruchmechanischen und experimentellen Methoden unter Einbeziehung von lokalen Ertüchtigungsmaßnahmen untersucht. Aus Konzepten für globale Ertüchtigungsmaßnahmen für ein Repowering werden prototypische Bauteilversuche abgeleitet und an ertüchtigten Komponenten untersucht.

Partner

Jörss-Blunck-Ordemann GmbH
RWE Offshore Wind GmbH

Förderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Projektträger Jülich (PtJ)

Windenergie ist ein zentraler Bestandteil der Energiewende und der Transformation hin zur Klimaneutralität bis 2045. Dementsprechend ist im Koalitionsvertrag der Bundesregierung ein massiver Ausbau der Windenergiekapazitäten vorgesehen. Die deutsche Offshore-Windenergieleistung soll von ca. 7,8 GW im Jahr 2022 auf mindestens 70 GW im Jahr 2045 und die Onshore-Windenergieleistung soll von ca. 57 GW im Jahr 2022 auf über 100 GW im Jahr 2030 ausgebaut werden. Damit diese ambitionierten Ausbauziele erreicht werden können, werden aktuell effiziente Konzepte für die Nachnutzung bestehender Windparkstandorte benötigt, deren geplantes Nutzungsende in naher Zukunft erreicht wird.

Das Projekt ReNEW hat sich zum Ziel gesetzt, in einem Baukastensystem Lösungen für die erforderliche Nachweis- und Ertüchtigungskette und die nutzenorientierte Entscheidungs-findung im Rahmen von Nachnutzungsvorhaben für Windparks zu erarbeiten und prototypisch für einen Referenzwindpark umzusetzen. Das Projekt leistet somit einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen der angestrebten Ausbauziele, da bei Entscheidungen über die Nachnutzung bestehender Windparks oft nicht berücksichtigt wird, dass ein anvisierter Neubau in naher Zukunft einen maßgeblichen Anteil an Rückbauten bzw. Ersatzneubauten beinhaltet. Diese sind zum einen meist nicht erforderlich und zum anderen binden sie weitere nicht verfügbare Kapazitäten von Hersteller- und Installationsfirmen. Die Berücksichtigung von alternativen Konzepten (z.B. Lifetime Extension, Refurbishment und Repowering) in der Entscheidungsfindung über die Nachnutzung von Windparks stellt sicher, dass die Bestandskonstruktionen nicht als zu entsorgendes Altmetall, sondern als Gründungskonstruktion für eine weitere Nutzung angesehen werden. Quantitative Analysen zur Identifikation der jeweils ökologisch nachhaltigsten, wirtschaftlich nützlichsten und technisch akzeptablen Option für die Nachnutzung führen zu nachhaltigen und wirtschaftlichen Lösungen.

Datenbasierte Lebensdauer- und Entscheidungsanalyse für die Nachnutzung von Windenergieanlagen

Die wesentlichen fachlichen Untersuchungsschwerpunkte und Entwicklungsziele des Teilvor-habens „Datenbasierte Lebensdauer- und Entscheidungsanalyse für die Nachnutzung von Windenergieanlagen“ der BAM sind dabei:

• Erarbeitung eines integralen Konzepts für die Analyse und den Nachweis des Nutzens von Nachnutzungsoptionen für Windparks unter Berücksichtigung der technologischen Umsetzbarkeit.
• Erarbeitung eines Entscheidungstools zur Unterstützung von Entscheidungen über die weitere Nutzung von Anlagen nach Ende der geplanten Lebensdauer
• Entwicklung eines digitalen Datenmanagements zur Integration eines prozessübergreifenden Datenflusses von der Fertigung von Schweißverbindungen bis zum Betrieb.
• Entwicklung geeigneter Degradationsmodelle der mechanisch-technologischen Verhaltens von Schweißverbindung in Abhängigkeit der Schweißparameter
• Berücksichtigung von gemessenen und extrapolierten Einwirkungen, Beanspruchungen und sonstigen Monitoringergebnissen in der Zustandsbewertung und Prognose
• Entwicklung, Untersuchung und Modellierung geeigneter Ertüchtigungsmaßnahmen hochbeanspruchter Hotspots durch mechanische Nachbearbeitung (z.B. Schleifen und Hämmern)
• Erarbeitung von Konzepten zur Tragwerksertüchtigung von Rohrprofilen und prototypischer experimenteller Funktionsnachweis
• Konzepterweiterung von Bestandsbauwerken auf Neubauten zur Gewährleistung eines ganzheitlichen Analyse- und Nachweiskonzepts unter Berücksichtigung historischer Anlagendaten (z.B. Fertigungsdokumentationen, Monitoringdaten)
• Mitwirkung bei der Demonstration des Nutzens der erarbeiteten Konzepte (Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
• Standardisierung der erarbeiteten Konzepte als Baukastensystem

Partner

JBO Jörss-Blunck-Ordemann GmbH
RWE Offshore Wind GmbH

Förderung

Das Projekt "ReNEW - Entscheidungstools für die Nutzungsverlängerung und das Repowering von Windenergieanlagen" (Förderkennzeichen 03EE3090A) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und dem Projektträger Jülich (PtJ) gefördert.