Drivetrains on floating offshore wind turbines: lessons learned over the last 10 years

Abstract

This paper presents lessons learned from own research studies and field experiments with drivetrains on floating wind turbines over the last ten years. Drivetrains on floating support structures are exposed to wave-induced motions in addition to wind loading and motions. This study investigates the drivetrain-floater interactions from two different viewpoints: how drivetrain impacts the sub-structure design; and how drivetrain responses and life are affected by the floater and support structure motion. The first one is linked to the drivetrain technology and layout, while the second question addresses the influence of the wave-induced motion. The results for both perspectives are presented and discussed. Notably, it is highlighted that the effect of wave induced motions may not be as significant as the wind loading on the drivetrain responses particularly in larger turbines. Given the limited experience with floating wind turbines, however, more research is needed. The main aim with this article is to synthesize and share own research findings on the subject in the period since 2009, the year that the first full-scale floating wind turbine, Hywind Demo, entered operation in Norway.

In diesem Beitrag werden Erkenntnisse aus eigenen Forschungsarbeiten und Feldexperimenten mit Antriebssträngen in schwimmenden Windkraftanlagen der letzten zehn Jahre vorgestellt. Antriebsstränge auf schwimmenden Plattformen sind zusätzlich zu Windlasten und -bewegungen auch welleninduzierten Bewegungen ausgesetzt. Diese Studie untersucht die Wechselwirkungen zwischen Antriebsstrang und Plattform aus zwei verschiedenen Blickwinkeln: wie der Antriebsstrang die Konstruktion der Plattform beeinflusst; und wie sich die Bewegungsabläufe der Plattform auf die Dynamik und die Lebensdauer des Antriebsstrang auswirken. Die erste Frage bezieht sich auf die Antriebsstrangstechnik und -gestaltung, während die zweite Frage den Einfluss der welleninduzierten Bewegung betrifft. Die Ergebnisse für beide Perspektiven werden vorgestellt und diskutiert. Insbesondere wird hervorgehoben, dass bei größeren Windkraftanlagen der Einfluss der welleninduzierten Bewegungen auf die Dynamik des Antriebsstrangs nicht so signifikant ist wie die Windlasten. In Anbetracht der begrenzten Erfahrung mit schwimmenden Windkraftanlagen ist jedoch weitere Forschungsarbeit erforderlich. Das Hauptziel dieses Artikels ist es, eigene Forschungsergebnisse zu diesem Thema seit 2009, dem Jahr, in dem die erste schwimmende Windkraftanlage, Hywind Demo, in Norwegen in Betrieb genommen wurde, zusammenzufassen und zu teilen.