This review article aims to provide an overview and insight into the most relevant aspects of wind energy development and current state-of-the-art. The industry is in a very mature stage, so it seems to be the right time to take stock of the relevant areas of wind energy use for power generation. For this review, the authors considered the essential aspects of the development of wind energy technology: research, modeling, and prediction of wind speed as an energy source, the technology development of the plants divided into the mechanical and electrical systems and the plant control, and finally the optimal plant operation including the maintenance strategies. The focus is on the development in Europe, with a partial focus on Germany. The authors are employees of the Fraunhofer Institutes, Institute for Energy Economics and Energy Systems Technology and Institute for Wind Energy Systems, who have contributed to the development of this technology for decades.
Immer größere Abmessungen stellen die gesamte Wertschöpfungskette der Windindustrie vor große Herausforderungen. Eine effiziente Fertigung wird für die Unternehmen immer wichtiger, um dem steigenden Kostendruck standzuhalten und auch auf dem internationalen Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Im schweren Stahlbau ist das Schweißen die am weitesten verbreitete Fügetechnik. Durch den Einsatz neuartiger Hochleistungsfügeverfahren sollen zukünftig die Lagenanzahl und die Durchlaufzeit in der Fertigung verringert werden. Für diese alternativen Verbindungen ist nachzuweisen, dass die mechanisch‐technologischen Nahteigenschaften vergleichbar oder sogar besser sind. In diesem Beitrag liegt der Fokus insbesondere auf einer Beurteilung der Ermüdungsfestigkeit. Dabei werden sowohl konventionell Unterpulver (UP)‐geschweißte Stumpfstöße als auch Verbindungen, gefügt mit einer Verfahrenskombination aus UP‐ und Elektronenstrahlschweißen an Atmosphäre, experimentell und analytisch untersucht. Motiviert durch die Frage nach einer optimierten Ermüdungsbemessung mit Berücksichtigung lokaler Nahteigenschaften wurde die Nahtgeometrie aller Schwingproben zunächst vermessen. Um eine allgemeine Vergleichbarkeit dieser Messungen zu gewährleisten, werden Standards für diese Messaufgabe und die anschließende Aufbereitung der Daten vorgeschlagen. Die gemessenen Profile wurden in FE‐Modelle überführt und elastische Kerbfaktoren ermittelt. Bei ausreichender Profilanzahl entlang der Naht kann der spätere Anrissort eindeutig prognostiziert werden. Die statistische Auswertung der Kerbfaktoren in Kombination mit den Schwingversuchen zeigt abschließend einen direkten Zusammenhang zwischen geometrischer Kerbwirkung und Lebensdauer.
As basements of offshore wind turbines (OWTs) in deep water (>50 m), jacket structures are an economic alternative to monopiles. For this reason, the structural durability of jackets has become more important. In such structures, welded tubular joints are weak points for fatigue design. The harmful effect of tensile residual stresses in welding joints is well known. For these reasons, the residual stresses and the loading stresses of offshore jacket structures were determined by X-ray diffraction (XRD) using a mobile diffractometer. This allows us to directly determine the load stress at the fatigue-critical locations, namely at the weld toe at the testing rig. High tensile residual stresses up to 250 MPa were determined in a welded (and unloaded) condition. At a loaded structure (10,000 load cycles), a lower residual stress level was determined. During loading, a local increase in the stress at the welded joint that is between 1.4 and 4 times higher than the applied nominal stress was determined. Furthermore, it is shown that additional treatment (grinding and clean blasting) influences the local stress state significantly.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.