TU Berlin

Fakultät Verkehrs- und MaschinensystemePrOWOO - Prognose Optimaler Wetterfenster für Offshore Operationen

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PrOWOO - Prognose Optimaler Wetterfenster für Offshore Operationen

Modellversuche im Seegangsbecken der TUB: Tanker im Seegang (Sagging-Scenario)
Lupe

Widrige Witterungsbedingungen limitieren Offshore-Einsätze, wie z. B. Hubschrauberlandungen, Kranoperationen, oder das Aufbocken und Absenken von Windpark-Errichterschiffen. Industrie und Wirtschaft wünschen sich hier Entscheidungshilfsmittel, welche moderate Seegänge mit hoher Genauigkeit erfassen und Seegang wie Bewegungen deterministisch vorhersagen. Neben den sicherheitskritischen Aspekten steht hierbei die Wirtschaftlichkeit dieser Unternehmungen im Fokus. Seegänge weisen häufig kurzfristige Zeitfenster mit günstigen Wellensequenzen auf. Solche Sequenzen würden kurzfristige Offshore-Operationen im Minutenbereich erlauben, wenn sie prognostiziert werden könnten. Bislang verstreichen diese Einsatzfenster jedoch ungenutzt. Hier setzt das Projekt „PrOWOO – Prognose Optimaler Wetterfenster für Offshore-Operationen“ an. Im Verbundvorhaben soll ein Programmsystem für eine besonders genaue Erfassung von Seegängen und eine daraus resultierende Bewegungsvorhersage für meerestechnische Strukturen entwickelt werden. Das Fachgebiet „Meerestechnik“ aus dem Institut für Land- und Seeverkehr koordiniert das Projekt und leitet das Teilvorhaben „Nichtlineare Seegangs- und Bewegungsvorhersage“. Das zweite Teilvorhaben „Bestimmung deterministischer Seegangsparameter aus X-Band-Radarbildsequenzen“ obliegt der Firma OceanWaveS GmbH (OWS), ein anerkannter Experte für Echtzeit-Seegangsmessungen mittels X-Band Radar. PrOWOO wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie mit Mitteln in Höhe von 650.000 € für die Laufzeit von 2,5 Jahren bis 2015 gefördert.

Das Forschungsvorhaben umfasst die drei Arbeitspakete Seegangserfassung, Seegangs- und Bewegungsvorhersage. Die Seegangserfassung (OWS) umfasst die Registrierung des umgebenden Seegangs, auch für kleine Wellenhöhen. Dabei soll sowohl die Hardware als auch die Analysesoftware des etablierten WaMos II Systems so optimiert werden, dass die Genauigkeit des Systems signifikant erhöht wird. Die Seegangsvorhersage (TUB) bringt erstmals schnelle, nichtlineare Methoden für die Seegangsvorhersage mit Hilfe der Nichtlinearen Schrödinger-Gleichung zur Anwendung, um den in der Ferne gemessenen Seegang für die Ziellokation vorherzusagen. Die Bewegungsvorhersage (TUB) soll mit dem vorher-bestimmten Seegang sowie den hydrodynamischen Eigenschaften aller beteiligten Strukturen die Strukturbewegungen mittels Impulsantwortfunktion (F2T+) ermitteln. Dies ermöglicht die direkte Berechnung der Strukturantwort im Zeitbereich, wodurch sich die Simulationsdauer signifikant verringert. Am Ende des Forschungsprojektes werden die drei Arbeitspakete in einem Hauptprogramm zusammengeführt und die daraus entstehende vollautomatische Bewegungsvorhersage an einem Fallbeispiel validiert bzw. demonstriert. Die Validierung umfasst Versuche im Seegangsbecken wie auch Untersuchungen anhand von realen Seegangsdaten. Dadurch können Einsatzbereiche bzw. Einsatzgrenzen für die einzelnen Arbeitspakete, wie auch für das Gesamtsystem bestimmt werden.

Mit dem vorgestellten System kann individuell und schnell auf kurzfristig eintretende, günstige Wetterfenster reagiert werden, Ausfallzeiten lassen sich signifikant reduzieren und die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems deutlich steigern. Kurzfristig geeignete Wellensequenzen in global unzulässigem Seegang können identifiziert und genutzt, systemkritische Seegangsereignisse in moderatem Seegang frühzeitig erkannt werden. Insbesondere im Hinblick auf die Energiewende, welche große Herausforderungen für die maritime Industrie bereithält, bietet das zu entwickelnde Prognoseverfahren große Möglichkeiten und Vorteile für die effiziente Installation und Inbetriebnahme der geplanten Offshore Windenergieparks.

Weitere Informationen:

Prof. Dr.-Ing. Günther Clauss (Fachgebiet Meerestechnik)

 

 

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