Einfluss korrosiver Medien auf die Schwingfestigkeit von Offshore Windenergie Tragstrukturen

Mit fortschreitender Nutzung der Meere und einem zunehmenden Kostenfokus steigt das Interesse an optimierter Auslegung der Tragstrukturen von Offshore Windenergieanlagen (OWEA). Der Einsatz moderner Schwingfestigkeitskonzepte eröffnet erhebliche Einsparpotentiale, da die Entwicklung von OWEA an technologische Grenzen stößt. Dies birgt die Gefahr häufiger Korrosionsschäden durch die Verringerung von Reserven in der Dimensionierung. Daher ist es notwendig, die von Korrosion ausgehende Gefährdung besser zu quantifizieren. Um den steigenden Bedarf an Energie durch OWEAs decken zu können, sind außerdem effizientere und neuartige Konzepte wie die Erzeugung von Wasserstoff aus erneuerbarem Strom notwendig. Die dafür notwendigen Strukturen werden aufgrund der zu erwartenden Entfernung zum Festland schwieriger zu warten sein. Im Rahmen des Leitprojekts werden wirtschaftliche und technologische Aspekte der Erzeugung dieser Energieträger sowie der dafür benötigten Strukturen beleuchtet. In diesem Teilprojekt werden maritime Tragstrukturen, im Hinblick auf Ermüdungsfestigkeit unter Korrosionseinfluss untersucht. Denn trotz Korrosionsschutzmaßnahmen kann diese nicht vollständig ausgeschlossen werden. Korrosion wird in bestehenden Regelwerken in der Wöhlerkurve berücksichtigt. Spannungserhöhungen durch Veränderung der Oberflächen und Veränderungen im Materialverhalten werden hierbei nur empirisch erfasst. In diesem Projekt werden Kerbspannungen und das Materialverhalten getrennt betrachtet. Grundlage für die genaue Ermittlung der Kerbspannungen sind die Möglichkeiten des Reverse-Engineering Verfahrens, mit dem korrodierte Oberflächen digitalisiert und in FE-Modellen für numerische Untersuchungen überführt werden. Es werden sowohl Grundmaterialproben als auch geschweißte Proben untersucht. An Proben mit großen Blechdicken wird die Übertragbarkeit auf reale Strukturdimensionen sichergestellt. Abschließend wird auf Grundlage vorangegangener Untersuchungen ein zuverlässigkeitsbasiertes Lebensdauerprognose Tool entwickelt.