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Efficient probabilistic analysis of offshore wind turbines based on time-domain simulations

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[Quelle: http://d-nb.info]

Offshore wind energy plays an important role in the successful implementation of the energy transition. However, without subsidies, it is not yet sufficiently competitive compared to other renewables or conventional fossil fuels. This is why offshore wind turbines have to be structurally optimised with regard to economic efficiency. One possibility to significantly increase economic efficiency is to improve the reliability or at least to assess present reliability levels precisely. For an accurate reliability assessment during the design phase, probabilistic analyses based on time-domain simulations have to be conducted. In this thesis, a methodology for a comprehensive probabilistic design of offshore wind turbines with special focus on their substructures is developed and applied. All investigations are based on time-domain simulations. This leads to more accurate results compared to semi-analytical approaches that are commonly used for probabilistic modelling at the expense of higher computing times. In contrast to previous probabilistic analyses, considering only particular aspects of the probabilistic design, this work defines a comprehensive analysis that can be split up into the following seven aspects: deterministic load model, resistance model (failure modes), uncertainty of inputs, design of experiments, sensitivity analysis, long-term extrapolation/lifetime distribution, and economic effects. For five of these aspects, scientific innovations are realised, while state-of-the-art approaches are applied for the last two aspects. Using the methodology for comprehensive probabilistic designs that is developed here, it is demonstrated that probabilistic analyses of wind turbines using time-domain simulations are possible. For this purpose, it is necessary to reduce computing times by applying adequate sensitivity analyses and extrapolation techniques. These approaches are developed in the thesis. Moreover, based on present findings, well-founded recommendations for efficient and realistic probabilistic simulations of offshore wind turbines are given. Finally, since the profitability of wind turbines depends significantly on the service life and lifetimes scatter substantially, deterministic approaches cannot be economically optimised. Hence, probabilistic analyses are valuable.

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Forschungsberichte

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Catherina Thiele, Dirk Lorenz, Thomas Scherer, Stephan Birk, Sebastian Simon
Leitungsdurchführungen im Holzbau
Abschlussbericht LeitHolz.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3159
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Das Forschungsprojekt "Leitholz" beschäftigte sich mit der Anwendung und Prüfung von Leitungsabschottungen im Holzbau. Bekannte, im Massiv- oder Trockenbau zugelassene, Abschottungssysteme sollten bezüglich ihrer Anwendbarkeit im Holzbau untersucht werden. Weiterhin sollte überprüft werden, ob die Prüfbedingungen für Abschottungen im Massivbau auf Abschottungen in Holzbauteilen übertragen werden können. Aktuell stellt zur Leitungsabschottung im Holzbau eine gewerkübergreifende Lösung die gängige Praxis dar. An der Stelle der Leitungsdurchführung wird der Werkstoff Holz durch ein massives Bauteil (Beton / Mörtel) substituiert. Die Leitungsabschottung erfolgt dann innerhalb des massiven Bauteils. Abschottungssysteme können unter nicht wesentlicher Abweichung von ihren Anwendbarkeitsnachweisen eingebaut werden. Im Forschungsprojekt wird eine neue Methode "Holz-in-Holz" erarbeitet. Ziel ist an der Stelle der Leitungsdurchführung nicht weiter einen anderen Werkstoff einzubringen. Die Abschottung soll in Holzmodulen stattfinden.

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In Deutschland verändert sich die Energieversorgung im Rahmen der Energiewende entscheidend. In diesem Zusammenhang wird über die thermische Abfallbehandlung diskutiert, denn die entsprechenden Anlagen stellen elektrische Energie oder Wärme zur Verfügung. Es werden die Anteile der Abfallverbrennungsanlagen am deutschen Primärenergieverbrauch und die Potenziale zur Strombereitstellung und Wärmeversorgung bestimmt. Dabei werden mögliche Verbesserungen bei der Energieeffizienz berücksichtigt.

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Mit dem Münchner Energiemanagement System (MEMS) wurde in den neunziger Jahren ein firmenneutrales Energiemanagementsystem für die öffentlichen Verwaltungen entwickelt. Der Arbeitskreis Maschinen und Elektrotechnik staatlicher und kommunaler Verwaltungen (AMEV) unterstützte diese aus Bundesforschungsmittel finanzierte Entwicklung. Mit Hilfe von MEMS konnten erstmals verschiedene Anlagen unterschiedlicher Hersteller auf eine gemeinsame Managementebene aufgeschaltet werden. Allerdings ist MEMS auf die Bedürfnisse großer Kommunen oder Verwaltungen mit entsprechendem Personalbedarf zugeschnitten. Mit der Forschungsarbeit VeroGAK wurde das Konzept von MEMS für den Einsatz bei der Wohnungswirtschaft und bei kleineren Kommunen weiterentwickelt. Der besondere Schwerpunkt der Weiterentwicklung lag auf der Umstellung des Datenbanksystems von Oracle zu einem Open-Source-Datenbanksystem. Nach einem Vergleich unterschiedlicher Datenbanksysteme wurde PostgreSQL als beste Alternative zu Oracle gefunden. Das Datenschema von MEMS wurde von Oracle auf PostgreSQL portiert und die Schnittstelle (Kommunikationsprozess) des Datenbanksystems zu den anderen Softwaremodulen von MEMS überarbeitet. Ein Prototyp aus dem Datenbanksystem PostgreSQL mit portiertem Datenschema und angepasster Schnittstelle wurde entwickelt und betriebsnah getestet. Das Datenbanksystem PostgreSQL zeigte im Test eine teilweise bessere Performance als Oracle. Einschränkungen oder Probleme durch den Einsatz von PostgreSQL konnten keine festgestellt werden. Der Prototyp kann kostenlos über das Institut für ZukunftsEnergieSysteme bezogen werden. Als Ergebnis der Forschungsarbeit liegt ein System zur kostengünstigen Datenerfassung und -verarbeitung für gebäudetechnische Anlagen und Verbrauchszähler zur Verfügung.

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H. Trümper, Winfried Jansen
Zusammenhänge zwischen Energieeinsparung und Raumfeuchte. Abschlußbericht
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1991, 88 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Temperatur, Feuchte und Energieverbrauch in bewohnten Wohnungen bei verschiedenen Wohnungslüftungssystemen. In bewohnten Wohnungen gleicher Nutzung wurde sowohl eine mechanische Be- und Entlüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, eine mechanische Entlüftung von innenliegenden Räumen und der Küche und eine natürliche Entlüftungsanlage "Berliner Lüftung" von nur den innenliegenden Räumen eingebaut. In den Räumen Wohnen, Eßplatz, Eltern und Kind wurde die Temperatur und die relative Feuchte gemessen und über einen längeren Zeitraum registriert, so daß sich aus dieser Datenmenge gesicherte Aussagen machen lassen. Ebenso wurde in einem Teil der Wohnungen der Heizenergie- und Stromverbrauch sowie die Außenwetterdaten gemessen. Es werden Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Außenwetterdaten, Heizenergie- und Stromverbrauch bei verschiedenen Lüftungssystemen für die Wohn- und Aufenthaltsbereiche im bewohnten Wohnungsbau graphisch dargestellt und ausgewertet. Folgende 3 Faktoren beeinflussen hauptsächlich das Wohngeschehen: a) Außenklima, b) Wohnverhalten, c) Lüftungssystem. Dabei nimmt der Einfluß der Faktoren in dieser Reihenfolge (a,b,c) zum Winter hin zu, d.h. die Wichtung ändert sich zwar, jedoch verschwindet der Einfluß der 3 Faktoren im einzelnen nicht. (-y-)

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Johannes Grath, Michael Müllebner, Michael Zorzi
Abschätzung des Gefährdungspotentials der Deponie Rosswiese der Treibacher Chemische Werke AG. Endbericht
Bauforschung, Band T 2269
1989, 102 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Umweltbundesamt wurde im Mai 1988 beauftragt, die Auswirkungen der Anlagen der Treibacher Chemische Werke AG auf die Umwelt zu untersuchen. Dazu wurde einerseits eine Gefährdungsabschätzung der werkseigenen Deponie Roßwiese durchgeführt, über die der Endbericht hiermit vorliegt. Andererseits wurden die Einflüsse der Emissionen des Betriebes auf den Staubniederschlag, den Boden, die Vegetation und auf landwirtschaftliche Produkte in der Umgebung des Werkes untersucht. Diese Ergebnisse werden in einem weiteren Bericht "Untersuchungen zur Umweltsituation im Raum Treibach" zusammengefaßt. Zur Durchführung der Arbeit wurden zunächst Bescheide, Verhandlungsschriften, Gutachten und bereits vorhandene Analyseergebnisse ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Vorerkundung sowie die Tatsache, daß die Deponie im vermuteten Einzugsbereich der geplanten Trinkwasserversorgungsanlagen von St.Veit/Glan und Klagenfurt liegt, führten dazu, daß bei der vorliegenden Untersuchung möglicher Einflüsse der Deponie auf die Schutzgüter Luft, Boden und Wasser, in erster Linie das Grundwasser betrachtet wurde. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Posautz, Kirsten
Licht und Schatten. EEG-Novelle
Der Facility Manager, 2021

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Gary, Gisela
Abfall als wertvolle Ressource. Kopenhagen, Dänemark (kostenlos)
Zement Beton, 2021

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Isenburg, Thomas
Die grüne Hoffnung und das Dilemma. Wasserstoff aus Afrika für die EU (kostenlos)
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Kriegel, David; Blankenburg, Rene; Mansel, Holger
Sickerlinienberechnung in nachbergbaulichen Böschungsbereichen
Geotechnik, 2020

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Bayer, Dirk; Pahn, Matthias
Energie-Speicher-Potenziale. Konkret Technik (kostenlos)
DAB Deutsches Architektenblatt. Baden-Württemberg, 2020

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