Projekt DiMoWind-Inspect – Offshore-Windenergieanlagen effektiv prüfen

09.12.2021

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner + Förderer

Für den sicheren und effizienten Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen werden intelligente Instandhaltungsstrategien zunehmend wichtiger, da Inspektionen und Reparaturen auf hoher See mit sehr hohen Kosten verbunden sind. Bisher werden die Anlagen in regelmäßigen Abständen vor Ort geprüft, in der Regel alle vier Jahre. Mit einer an dem aktuellen Zustand der Anlagen angepassten prädiktiven Instandhaltung kann eine gleichbleibend hohe Stand- und Betriebssicherheit bei optimiertem Ressourceneinsatz gewährleistet und gleichzeitig die Lebensdauer verlängert werden.

Ziel ist die Entwicklung eines daten-basierten Systems für ein digitales Bauwerksmanagement von Offshore-Windenergieanlagen. Dieses sieht nicht nur die automatisierte Erfassung des baulichen Zustandes vor, sondern gleichfalls dessen risikobasierte Bewertung sowie sich daraus ableitende Maßnahmen der prädiktiven Instandhaltung. Im Rahmen des Vorhabens sollen alle zur Systematisierung von Inspektionsbefunden erforderlichen konzeptionellen als auch strukturellen Grundlagen geschaffen werden.

Für die automatisierte Verarbeitung von Befunden werden Referenzierungs- und Datenbanksysteme entwickelt. Zur Integration in Schädigungsmodelle der risikobasierten Inspektionsplanung werden Beschreibungen von Bruch- und Rissfortschrittsverhalten offshore-typischer Stahlbaudetails experimentell ermittelt. Es werden Verfahren zur lumineszenz-basierten Risserfassung für eine automatisierte Integration in das digitale Bauwerksmanagement weiterentwickelt. Final wird ein BIM Modell für alle bauwerksrelevanten Informationen entwickelt.

Projektleitung
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Partner
JBO Jörss-Blunck-Ordemann GmbH
MR Chemie GmbH
Wind MW Service GmbH
HTW Dresden Hochschule für Technik und Wirtschaft

Förderung
BMWK, Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH.

DiMoWind-Inspect – Digitale Modellierungsprozesse in der wiederkehrenden Prüfung von Windenergieanlagen

Offshore-Windparks in der Nord- und Ostsee sind ein zentraler Bestandteil des zukünftigen Energiesystems Deutschlands. Zur Gewährleitung der Wettbewerbsfähigkeit dieser Art der Energiegewinnung müssen die Windenergieanlagen intelligent gemanagt werden, so dass deren Verfügbarkeit und somit deren Windstromertrag maximiert und gleichzeitig die Kosten für deren Instandhaltung minimiert werden.

Insbesondere die Tragstrukturen (Turm und Gründung) der WEA werden noch in kurzen, starren Abständen inspiziert und bewertet. Solche wiederkehrenden Prüfungen (WKP) bilden zurzeit die Grundlage für die Ableitung von Instandhaltungsmaßnahmen. Daten aus wiederkehrenden Prüfungen werden aktuell nicht systematisch erfasst und bewertet. Ein vereinheitlichter standardisierter und digitalisierter Umgang mit der Klassifizierung, Referenzierung und systematischen Bewertung der WKP-Daten gehört zu den großen zukünftigen Aufgaben. Das Verbundvorhaben DiMoWind–Inspect hat zum Ziel, auf den verschiedenen Ebenen der Erkennung und Bewertung schadensbezogener Befunde aus WKP die Grundlagen für eine digitale Systematisierung dieser Befunde zu schaffen. Auf dieser Basis soll die Restnutzungszeit alternder Tragstrukturen in Offshore-Windparks und optimale Inspektions- und Instandhaltungsstrategien für diese Systeme bestimmt werden.

Automatisierte Schadensdiagnostik und Inspektionsplanung

Das Teilvorhaben der BAM ist die automatisierte Schadensdiagnostik und Inspektionsplanung. Die wesentlichen fachlichen Untersuchungsschwerpunkte und Entwicklungsziele des Teilvorhabens sind dabei:

• Erarbeitung des Datenmanagementkonzeptes für die im Betrieb zu überwachenden Tragstrukturen und zu erwartenden Befunden einschließlich der reproduzierbaren, digitalen Ortung der Befunde am Bauwerk
• Erarbeitung eines Referenzkennzeichnungssystems und eines Klassifizierungssystems für tragwerksrelevante Befunde und Schäden
• Automatisierung des Vergleichs von Schäden über verschiedene Bauwerke
• Erarbeitung von Vorgehensweisen zur Integrierbarkeit der Ergebnisse im Common Data Environment (CDE)
• Vertiefte Grundlagen zum Bruch und Rissfortschrittsverhalten von offshore-typischen Stahlbaudetails bei Korrosionsschädigung infolge Materialermüdung
• Erarbeitung eines anwendungsreifen Konzeptes für eine risiko- und kostenoptimierte Planung von Inspektionen und Instandhaltungsmaßnahmen auf Basis der im Projekt entwickelten Datenmodellierung unter Berücksichtigung der modernsten Schädigungsmodelle und der neuesten Inspektions- und Monitoringmethoden
• Weiterentwicklung und Erprobung des Risslumineszenzverfahrens zur Detektion von Ermüdungsrissen, insbesondere an Schweißnähten für Offshore–Anwendungen
• Weiterentwicklung der lumineszenzbasierten Verfahren für eine KI-basierte Erkennung von Ermüdungsrissen durch automatisierte Bildauswertung und prototypische Anwendung offshore
• Bereitstellung von Ergebnissen und Routinen zur Erarbeitung einer Software- und BIM-basierten Methodik für das Bauwerksmanagement
• Mitwirkung bei der Demonstration des Nutzens und bei der Standardisierung der erarbeiteten Konzepte

Projektleitung

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Teilprojekt der BAM

BAM Fachbereich Ingenieurbau

Partner

JBO Jörss-Blunck-Ordemann GmbH
MR Chemie GmbH
Wind MW Service GmbH
HTW Dresden Hochschule für Technik und Wirtschaft

Förderung

Das Projekt "DiMoWind - Inspect – Digitale Modellierungsprozesse in der wiederkehrenden Prüfung von Windenergieanlagen" (Förderkennzeichen 03EE3039A) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter dem Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH gefördert.