Abstract
Der er i disse tider et stort politisk ønske om at udvide den grønne energisektor. En velfungerende grøn energiform er vindmøller. Et stort antal vindmøller er installeret på land i løbet af de sidste årtier. Dog resulterer den nuværende udvikling i mølledesign i stadigt større vindmøller, for at reducere energiprisen. Dette begrænser anvendelsen af vindmøller på land både pga. begrænsninger ift. transport men også pga. uvilje fra potentielle naboer til kæmpevindmøller. Derfor er der indenfor de sidste par år for alvor kommet gang i udviklingen af havvindmøller. Selv om det løser de førnævnte problemer at installere vindmøllerne til havs, forøger det energiprisen, primært på grund af øgede installations- og vedligeholdelsesomkostninger. En meget stor andel af installationsomkostningerne, op mod 30 - 50 % ved brug af den nuværende teknologi, stammer fra udgifter forbundet med installation af fundamenter. Et nyt funderingskoncept, bøttefundamentet, tegner til at kunne reducere omkostingerne til fundamenter i en havvindmøllepark. Bøttefundamentet forventes at blive billigere, da det er både hurtigere at installere i forhold til den nuværende teknologi, og det kræver ikke tungt installationsudstyr. Da et bøttefundament dybest set er en relativt tynd skalkonstruktion udsat for både aksialt og latteralt tryk under installationen, bliver foldning et vitalt designkriterium. I 2005 skulle en stor vindmølle installeres i et kystnært område ved havnen i Wilhelmshaven i Tyskland. Vindmøllen blev aldrig opført da der, under nedsugningprocessen, opstod foldning i bøttefundamentets skørt. I denne afhandling er fænomenet foldning af bøttefundamenter under installation undersøgt ved hjælp af Finite Element-analyser. Indflydelsen af randbetinglser på bøttefundamentet er undersøgt, tillige med effekten af at inkludere den omgivende jord og jord-struktur interaktion. Undersøgelser er foretaget for foldningshændelsen i Wilhelmshaven, og resultaterne er sammenlignet med gældende DNV og Eurocode standarder. Endeligt præsenteres analyser af en ny udformning af et tværsnit, betegnetmulti-shell,med en højere foldningskapacitet end et tilsvarende cirkulært tværsnit. Hovedresultaterne er listet nedenfor:
• Låget på bøttefundamentet øger foldningskapaciteten i forhold til en simpelt understøttet rand,
• Antallet af lågafstivninger påvirker ikke den elastiske foldningskapacitet væsentligt,
• Den omgivende jord øger foldningskapaciteten væsentligt under installationen,
• Kun at betragte den første svigtform fra en lineær analyse som imperfekt geometri i en ikkelineær foldningsanalyse er ikke tilstrækkelig til at opfange foldningshændelsen i Wilhelmshaven. Men det er det at betragte de første 21 svigtformer og indføre den mest kritiske som en imperfekt geometri,
• Multi-shell tværsnittet er lige så følsom over for imperfektioner som en cirkulær cylinder,
• Det nye multi-shell design giver en væsentligt større (75 %) foldningskapacitet i forhold til det traditionelle design.
• Låget på bøttefundamentet øger foldningskapaciteten i forhold til en simpelt understøttet rand,
• Antallet af lågafstivninger påvirker ikke den elastiske foldningskapacitet væsentligt,
• Den omgivende jord øger foldningskapaciteten væsentligt under installationen,
• Kun at betragte den første svigtform fra en lineær analyse som imperfekt geometri i en ikkelineær foldningsanalyse er ikke tilstrækkelig til at opfange foldningshændelsen i Wilhelmshaven. Men det er det at betragte de første 21 svigtformer og indføre den mest kritiske som en imperfekt geometri,
• Multi-shell tværsnittet er lige så følsom over for imperfektioner som en cirkulær cylinder,
• Det nye multi-shell design giver en væsentligt større (75 %) foldningskapacitet i forhold til det traditionelle design.
Originalsprog | Engelsk |
---|---|
Vejledere |
|
Udgivelsessted | Aalborg |
Udgiver | |
Status | Udgivet - 2014 |
Emneord
- Wind turbine foundations
- Bucket foundations
- Buckling
- Offshore wind turbines
- Wind energy
- Cost reductions
- Finite element analysis