Gründungen von Windenergieanlagen auf jungen Tagebaukippen, Teilvorhaben: Laboruntersuchungen, numerische Modellierung und Konzept für Windenergieanlagen auf jungen Tagebaukippen

Description: Rekultivierte Flächen ehemaliger Braunkohletagebaue sind für die Errichtung von Windparks besonders attraktiv, da diese üblicherweise in größerer Entfernung zu Wohnbebauung liegen und die Windenergieanlagen (WEA) daher eine größere Akzeptanz in der Bevölkerung erfahren. Allerdings müssen diese Flächen nach Herstellung durch den Tagebau in der Regel 10 bis 15 Jahre liegen, um bergschadensrelevante Setzungsprozesse auszuschließen. Das hier vorgeschlagene Forschungsvorhaben setzt sich zum Ziel, die Gründung von WEA auf rekultivierten Flächen von Tagebaukippen deutlich früher als bisher zu ermöglichen. Herausforderungen stellen dabei die großen Mächtigkeiten und der hinsichtlich des Materialbestands inhomogene Aufbau der Abraumschüttungen dar. Auf der Basis eines Feldversuchs und numerischer Simulationen wird ein Konzept entwickelt, mit Hilfe dessen die Eignung eines Standortes für eine frühzeitige WEA-Gründung zuverlässig eingeschätzt werden kann. Kern dieses Konzepts ist eine zielführende optimierte Erkundung des Kippenuntergrundes sowie dessen Abbildung in einem adäquaten numerischen Modell, welches Prognosen der zeitlichen Entwicklung der Setzungen und Schiefstellungen unter Berücksichtigung aller relevanten Prozesse im Kippenkörper erlaubt. Neben den Konsolidierungs- und Kriechverformungen sind insbesondere die aus der dynamischen Windeinwirkung resultierende akkumulierte Verdichtung des Bodens im Nahbereich der Gründung zu nennen, die nur durch spezielle Akkumulationsmodelle abgebildet werden kann. Des Weiteren wird im Rahmen des Projekts numerisch untersucht, inwiefern Gründungskonzepte aus dem Offshore-Bereich, insbesondere das Einvibrieren von Einzelpfählen großen Durchmessers (sog. Monopiles) in den Kippenboden, zur frühzeitigen Gründung von WEA herangezogen werden können. Bei diesen Untersuchungen ist es insbesondere erforderlich, die Änderungen des Zustands des locker gelagerten bzw. weichen Bodens infolge der Pfahlinstallation zu berücksichtigen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Braunkohlenbergbau ? Wohngebäude ? Bodenverdichtung ? Tagebau ? Windkraftanlage ? Windpark ? Bodenzustand ? Mathematisches Modell ? Standortwahl ? Modellierung ? Forschungsprojekt ? Freilandversuch ? Laboruntersuchung ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Ruhr-Universität Bochum (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-05-01 - 2026-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Laboratory investigations, numerical modeling and concept for wind turbines on young open pit dumps
  Description: Recultivated areas of former opencast lignite mines are particularly attractive for the construction of wind farms, as they are usually located at a greater distance from residential areas and the wind turbines (WTGs) therefore enjoy greater acceptance among the population. However, these areas usually have to lie for 10 to 15 years after production by open-cast mining in order to exclude subsidence processes relevant to mining damage. The research project proposed here aims to enable the foundation of wind turbines on recultivated areas of open pit dumps much earlier than before. The challenges here are the large thicknesses and the inhomogeneous structure of the overburden in terms of the material stock. On the basis of a field test and numerical simulations, a concept is being developed that can be used to reliably assess the suitability of a site for an early foundation of wind turbines. The core of this concept is a target-oriented optimized investigation of the subsurface of the tipping body as well as its representation in an adequate numerical model, which allows prognoses of the temporal development of the settlements and inclinations under consideration of all relevant processes in the tipping body. In addition to the consolidation and creep deformations, the accumulated compaction of the soil in the vicinity of the foundation resulting from the dynamic wind action should be mentioned in particular, which can only be represented by special accumulation models. Furthermore, the project numerically investigates the extent to which foundation concepts from the offshore sector, in particular the vibration of large-diameter single piles (so-called monopiles) into the tilt bottom, can be used for the early foundation of wind turbines. In these investigations, it is particularly necessary to take into account the changes in the condition of the loosely bedded or soft soil as a result of the pile installation. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128123

Status

Aktiv

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