Der Forschungspark Windenergie WiValdi – bestehend aus zwei Enercon Anlagen, einem Messmast und einem Messmasten-Array – hatte am 15. August 2023 Eröffnungsfeier; in Anwesenheit des niedersächsischen Ministerpräsident Stephan Weil. Das Institut für Stahlbau hat unter Leitung des DLR gemeinsam mit weiteren ForWind Instituten im Rahmen des Projekts DFWind zum Aufbau dieser einzigartigen Forschungsinfrastruktur beigetragen. Anlässlich dieses Termins wurde in den Medien sowohl auf Landesebene auf „Hallo Niedersachsen“ als auch auf Bundesebene in der „Tagesschau“ (ab 10:40 [min:sek]) und im „Heute Journal“ (ab 19:55 [min:sek]) über den Forschungspark Windenergie berichtet. Im DLF Interview betont Jan Tessmer – DLR Koordinator für Windenergieforschung – die Bedeutung der WiValdi Forschungskooperation. Die Fülle und die Qualität der landes- und bundesweiten Berichterstattung spiegeln die Relevanz dieses Forschungswindparks wieder. Es freut uns daher besonders, dass das Institut für Stahlbau in den DFWind Projekten am Aufbau von WiValdi mitwirken durfte. Die zum Aufbau des Forschungswindparks notwendigen Projekte wurden vom BMWK und vom Land Niedersachsen gefördert.
Die Forschungs-Windenergieanlagen sind auf modularen Stahltürmen errichtet. Die unteren zwei Sektion bestehen aus sechs Blechen, die jeweils zu einem Polygon zusammengeschraubt wurden. Die oberen drei Sektionen sind aus mehreren Blechen zu Stahlrohrsektionen geschweißt worden. Die Verbindung zwischen den Stahlrohrsektionen erfolgt über eine Ringflanschverbindung. Am Fuße des Turms befindet sich ein T-Flansch, der über 3,2 Meter lange Ankerbolzen mit dem Fundament verbunden ist. Das Institut für Stahlbau hat den Stahlturm und die Verbindungsdetails einer der beiden Windenergieanlagen mit insgesamt 92 Sensoren (verteilt über 13 Messebenen) instrumentiert, um in den für die strukturelle Integrität der Gesamtanlage kritischen Details die Beanspruchung infolge dynamischer Windbelastung messen und überwachen zu können.
Besonders im Fokus steht beim Institut für Stahlbau die Ringflanschverbindung. Hierfür wurden HV-Schraubengarnituren nach DIN 14399 mit Durchmessern M36 für den oberen und M48 für den unteren Flansch verwendet. Zur Begrenzung der auf die Schrauben einwirkenden dynamischen Belastungen werden die Schrauben vorgespannt. Bei einer Schraube der Größe M48 entspricht die planmäßige Vorspannkraft einem Gewicht von ca. 95 Tonnen. Unter Anwendung von numerischen Methoden werden mit komplexen FE-Modellen des instrumentierten Ringflansches Berechnungen durchgeführt, um die Erkenntnisse aus den Messdaten zu ergänzen.
Mit dieser Forschungswindenergieanlage und der zugehörigen Instrumentierung plant das Institut für Stahlbau Forschungsprojekte zur messtechnisch-basierten Schädigungsanalyse von tragenden Bauteilen, um den Weiterbetrieb von Windenergieanlagen über die planmäßige Lebensdauer hinaus zu ermöglichen. Mit dieser Forschungsarbeit möchte das Institut für Stahlbau einen Beitrag zur Einsparung von Treibhausgasen leisten, die im Zuge der Stahlproduktion für neue Windenergie-Tragstrukturen entstehen.
