Bucket-Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen: Weiterentwicklung der ingenieurwissenschaftlichen Prognosemethoden anhand großmaßstäblicher Versuche einschließlich einer wirtschaftlichen Bewertung

Suction-Bucket-Gründungen sind eine vielversprechende Alternative zur verbreiteten Pfahlgründung für Jacket-Strukturen im Offshore-Windbereich. Diese eimerförmigen Gründungen werden mithilfe von Unterdruck installiert. Sie überzeugen gegenüber Pfahlgründungen mit einer schnellen Installation, die nahezu frei von Schallemission ist, einer geringen Einbindetiefe und der Option des nachhaltigen Rückbaus. Das Anwendungsfeld umfasst neben den Jacket-Strukturen, ebenfalls schwimmende Strukturen in Form eines Ankers sowie das Monobucket, als Äquivalent zum Monopile.

In dem Verbundprojekt „ProBucket“ (Bucket-Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen: Weiterentwicklung der ingenieurwissenschaftlichen Prognosemethoden anhand großmaßstäblicher Versuche einschließlich einer wirtschaftlichen Bewertung) soll das Multi-Bucket-Konzept als umweltfreundliche und - für zahlreiche Design-Szenarien – wirtschaftliche Gründungsvariante optimiert und Unsicherheiten in der Bemessung verringert werden. Zum Erreichen dieses Projektziels werden auf Basis großmaßstäblicher Modellversuche sowie begleitender, detaillierter numerischer und analytischer Simulationen, die sensitiven Aspekte des Bucket-Designs untersucht.

Das Institut für Stahlbau wird das Beulverhalten der Buckets während der Installation probabilistisch untersuchen. Dafür wird zunächst ein parametriertes numerisches Simulationsmodell erstellt, welches mit den experimentellen Ergebnissen validiert wird. Anschließend wird eine Sensitivitätsanalyse der strukturellen und geotechnischen Parameter durchgeführt sowie relevante Imperfektionsmuster und kritische Bauzustände untersucht. Ziel der Arbeit ist es, eine probabilistische Modellierung zu erarbeiten, um Rechenzeiten effizient zu verkürzen und Unsicherheiten bei der Bemessung zu reduzieren. Abschließend sollen die neu gewonnenen Erkenntnisse auf praxisrelevante Bemessungsverfahren übertragen werden.

Projektpartner:

• Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme
• GuD Geotechnik und Dynamik Consult GmbH
• Tractebel Overdick GmbH
• Tractebel Engineering GmbH
• Testzentrum Tragstrukturen Hannover, Leibniz Universität Hannover
• Institut für Geotechnik, Leibniz Universität Hannover

Das Projekt „ProBucket“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.