Nikolai Köllisch, Prof. Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud, Technische Universität Hamburg-Harburg
Die in den deutschen Seehoheitsgebieten herrschenden Wassertiefen begünstigen den Einsatz von selbstschwimmenden Schwerkraftgründungen für Offshore-Windkraftanlagen. Daher gelangte in letzter Zeit dieser Typ von Gründungsstrukturen in den Fokus von wissenschaftlichen und industriellen Forschungsaktivitäten. Die selbstschwimmenden Schwerkraftgründungsstrukturen bieten Vorteile in Form von niedrigen Produktions- und Installationskosten. Hinzu kommt die relativ geringe Umweltbelastung während Installation und Abbau. Besonders sind Wirtschaftlichkeit und umweltschonende Rückbaumöglichkeit hervorzuheben. Umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchungen bilden eine unabdingbare Voraussetzung für Herstellung, Transport und Installation von selbstschwimmenden Schwerkraftgründungen. Hierzu gehören Untersuchungen des Stabilitätsverhaltens der Struktur während des Herstellungsprozesses, der Seegangseigenschaften während des Transports und des Absinkverhaltens am Installationsort. Mit Hilfe von numerischen Simulationen wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein Verfahren für potentialtheoretische Strömung erweitert und eingesetzt, um das Bewegungsverhalten der Struktur während des Schlepp- und Absenkvorgangs zu bestimmen. Die Berechnungen erfolgten sowohl im Frequenzbereich als auch im Zeitbereich. Außerdem wurden mit Hilfe eines RANS-Verfahrens numerische Berechnungen durchgeführt, um besondere Aspekte der viskosen Umströmung der Gründungsstruktur zu untersuchen. Die Ergebnisse der numerischen Untersuchungen zeigen, dass selbstschwimmende Schwerkraftgründungen eine optimale Lösung für einige Installationsorte in deutschen Seehoheitsgebieten darstellen können, sofern die Stabilitäts- und Bewegungseigenschaften der Gründungsstruktur während des Schlepp- und Absenkvorgangs Berücksichtigung finden.
The limited water depths of the German coast encourage the use of gravity base foundations for wind energy turbine generators. As such, this type of foundation structure has recently been the focus of many scientific and industrial research activities. The low production and installation costs are particular advantages of the gravity base foundations. The strongly reduced environmental impact during the installation and decomposition of such structure is an important additional advantage. Extensive numerical and experimental investigations are required to assist the production, transportation and installation of floating gravity base foundation. These include investigations of the stability behavior of the structure during the manufacturing process, seakeeping characteristics during transportation, and sinking behavior at the installation site. In the framework of a research project, numerical simulations based on potential flow theory are applied. For this reason, a potential flow method was further developed and applied to calculate the motion of a gravity base foundation during transportation and installation. The numerical investigations were performed in both frequency and time domains. Viscous flow calculations are also performed to study some aspects of the problem. The numerical results show that floating gravity base foundations can be an optimum solution for certain locations in the German coast, provided that their stability and motion behavior are carefully taken into account during transport and installation operations.