Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern unter ... · Auslegung von zuverlässigen...

© EUROS

Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern unter Berücksichtigung steigender

ErmüdungsbelastungenAlexander Krimmer

EUROS Entwicklungsgesellschaft für Windkraftanlagen mbHOffshoretage | Berlin, 18. März 2016

© EUROS

Überblick

EUROS

Zusammenfassung

Zuverlässigkeit

Auslegung

Anforderungen

Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern | 18. März 2016

© EUROS

EUROS – Unternehmen

� 20 Jahr Erfahrung mit Rotorblättern für Windenergieanalagen

� Vollständig vertikal integriert

� Innovativ

� Eigentümergeführt

� Zuverlässige Rotorblätter

� Hoher Energieertrag bei effizienterResourcennutzung

� Erfüllung der Kundenwünsche

− Auf hohem Qualitätsniveau

− Schnell

− Zu attraktiven Preisen

Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern | 18. März 2016 1 / 11

© EUROS

EUROS – Vorstellung

� Bei EUROS seit 2008 als Entwicklungsingenieur für Rotorblattstruktur

� Verschiebung zum Material

� Heute verantwortlich für:

− Materialprüfung

− Materialqualifizierung

− Materialmodellierung

− Zertifizierungsvorbereitung

� EUROS Rotorblätter werden hergestellt aus E-CR-, R-Glas undHT CF Direktroving im DRiTP Prozess, E-CR-Glasgelege in Epoxidharzmatrix, Balsa und PMI

ww

w.b

lur.

se


© EUROS

Überblick

EUROS

Zusammenfassung

Zuverlässigkeit

Auslegung

Anforderungen


© EUROS

Zuverlässigkeit – Definition

� Für Rotorblätter ist eine Auslegungslebensdauer definiert

� Es wird ein Wahrscheinlichkeit festgelegt, mit der während dieser Zeit ein Ausfall eintreten darf

� Wird diese Anforderung erfüllt, dann gilt dasRotorblatt als zuverlässig

� Sehen wir rechts statistische Ausreißer?


http://blitzschutz-jena.de

http://offshorewind.biz

3 / 11

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 1 2 3 4 5 6

Wahrscheinlichkeitsdichte / 1

© EUROS

Überblick

EUROS

Zusammenfassung

Zuverlässigkeit

Auslegung

Anforderungen


© EUROS

Anforderungen – Ermüdung


Lebensdauer

Jan-Peter Schüm

ann, Hexion

© EUROS

Anforderungen – Rotorblattmasse

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1.E+01

1.E+020

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Rotorblattm

asse / t

Rotordurchmesser / m

Glas-PolyesterGlas-Polyester (newGen)Glas-EpoxyGlas-Epoxy (newGen)Glas-Carbon-Epoxy (nextGen)fit G-P x^2.3fit G-P n.G. x^2.5fit G-E x^2.5fit G-E n.G. x^2.2fit G-C-E n.G. x^2.5

Galilei, G.: Discorsi E

Dimostrazioni Matematiche

intorno à due nuoue scienze.

In Leida, 1638


© EUROS

Anforderungen – Ermüdungslasten

� Längere schlankere Blätter � Höhere Schnelllaufzahl � verhältnismäßig ansteigende Ermüdungslasten verglichen mit quasi-statischen Extrem- und Servicelasten � Ermüdungslasten treiben matrixdominierte Ermüdung (z.B. ZFB)

� Darstellung steigender Ermüdungslasten (DELs unter Annahme m = 10, n_ref = 1)

� Bewertung der matrixdominierten Ermüdung ist notwendig!


0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

350%

400%

450%Schwenk

MxDEL/Mxmax SLSL

MxDEL/Mxmax ULSL0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

Schlag

MyDEL/Mymax SLSL

MyDEL/Mymax ULSL

6 / 11

© EUROS

Überblick

EUROS

Zusammenfassung

Zuverlässigkeit

Auslegung

Anforderungen


© EUROS

Auslegung – Modellierung

� Aus der Entwicklungsperspektive ist ein gutes Verständnis desMaterialverhaltens, besonders von Verbundwerkstoffen,unabdingbar

� In Verbundwerkstoffen herrscht ein hoher Komplexitätsgradaufgrund des orthotropen oder anisotropen Verhaltens

� Daher liegt einer unserer Schwerpunkte auf derBeschreibung des Verhaltens dieser Werkstoffe

� Das betrifft

− Faserverstärkte Kunststoffe

− Kernmaterialien

− Klebstoffe

− Beschichtung


© EUROS

Auslegung – Schädigungsbewertung

� Wir berücksichtigen solche Effekte in der Auslegung unserer Rotorblätter

� Dazu wird bspw. die Schädigung der Matrix mit Hilfe einer von uns entwickelten Schädigungsfunktion berechnet

� Diese funktioniert sowohl für quasi-statische als auch für Ermüdungslasten (MarkovMatrizen)

� Dabei werden Amplituden- und Mittelspannungsvektoren berücksichtigt


© EUROS

Auslegung – Innovation

� Vergrößerung von Rotorblättern oder Reduktion der Masse sind als solche nicht innovativ

� Innovation steckt in den Methoden, die Risiken zu begrenzen während der Vergrößerung oder der Massenreduktion

� Der Unterschied besteht in der Fähigkeit Betriebsfestigkeit quantifizieren zu können

� In Metallen ist das Stand der Technik

� Es ist nicht Stand der Technik in Faserverbunden

� Hier ist Forschung und Entwicklung nötig


© EUROS

Zusammenfassung

� Definition von Zuverlässigkeit ist notwendig

� Rotorblätter für Offshore Windkraftanlagen sinddurch Ermüdungslasten bestimmt

� Vergrößerung lässt Ermüdungslasten über-proportional ansteigen

� Nachweis der Betriebs-festigkeit für Faserver-bundstrukturen istnotwendig

� Dazu ist eingehendesVerständnis der Eigen-schaften von Faser-verbunden notwendig

� Sollten wir unser Ver-ständnis von Innovationüberdenken?


http://offshorewind.biz

Thank you for your attention

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

© EUROS Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern | 18. März 2016

Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern unter ... · Auslegung von zuverlässigen...

Documents

Transcript of Auslegung von zuverlässigen Offshore Rotorblättern unter ... · Auslegung von zuverlässigen...