Der Einsatz von SACS™ verkürzt die Entwurfszeit um 60 %, spart fünf Petabyte lokalen Speicherplatz und kann 2.000 Zeitverlaufssimulationen gleichzeitig implementieren.

(WK-intern) – MODERNISIERUNG DER WINDENERGIEERZEUGUNG: Der Offshore-Windpark Changhua von Taiwan Power Company (TPC) befindet sich vor der Küste der Gemeinde Lukang im Bezirk Changhua (Taiwan).

Im November 2021 schloss TPC die Phase 1 mit 109,2 Megawatt Leistung ab. Anschließend wurde die Phase 2 mit 295 Megawatt Leistung entwickelt, in der 31 Vestas-Turbinen vom Typ V174 mit je 9,5 Megawatt Leistung eingesetzt wurden.

Für Phase 2 ist geplant, jährlich 1 Gigawattstunden Strom zu erzeugen, 270.000 Haushalte mit Strom zu versorgen und 403.611 Tonnen CO₂-Emissionen zu reduzieren. Dieses Projekt unterstützt das Ziel von Taiwan, den Anteil erneuerbarer Energien an der Gesamtenergie des Landes bis 2025 auf 20 % zu erhöhen.

Das Projekt wird von dem 1970 im Rahmen einer staatlichen Initiative zur Modernisierung von Taiwan gegründeten Unternehmen Sinotech Engineering Consultants geleitet. Das Unternehmen besteht aus Ingenieuren, die an groß angelegten Infrastrukturprojekten wie beispielsweise an Projekten für Wasserkraft und Wasserressourcen, Hochleistungsproduktionsanlagen, Verbrennungsanlagen, Kernkraftwerkstilllegungen und erneuerbaren Energien arbeiten. Das Team wurde mit der Konstruktion der Stützstrukturen der Windenergieanlage (WEA) beauftragt. Das Projekt umfasst den Entwurf, Bau und Test der Windenergieanlage, einschließlich Turm.

NAVIGATION DURCH ZEITAUFWENDIGE PROZESSE UND RIESIGE DATENMENGEN

Für den Entwurf einer Anlage dieser Art müssen Tausende von Lastszenarien, einschließlich MetOcean- und operativer Bedingungen und dynamischer Zeitverlaufsanalysen, berücksichtigt werden. Die Analyse dieser Szenarien war extrem zeitaufwendig, und die Simulationen erzeugten eine beträchtliche Menge an Daten. Eine 800 Sekunden lange Zeitverlaufsanalyse beispielsweise dauert bis zur Fertigstellung etwa zwei Stunden und generiert dabei ca. 20 Gigabyte an Daten.

Darüber hinaus ist es bei einem Projekt für Offshore-Windenergieanlagen (WEA) erforderlich, dass der Fundamentkonstrukteur und der WEA-Lieferant die Lastiterationsanalyse (ILA) dreimal durchführen. Das ist für beide am Entwurf beteiligten Parteien ein wichtiger Prozess für den Austausch von Bemessungsdaten, Informationen und Lastreihen. Speziell bei diesem Projekt mussten die Systeme 80.000 Simulationen in einem einzigen ILA-Schritt durchführen. Die lokale Implementation dieses Prozesses auf einer 64-Kern-Workstation dauerte früher dreieinhalb Monate – zu lang, um den Entwurfszeitplan einhalten zu können. Sinotech erkannte, dass ein neues System erforderlich war.

EFFIZIENTERE MODELLE

Nach Abwägung ihrer Optionen entschied sich Sinotech für SACS, um mit der Azure-Cloud-Computing-Plattform von Microsoft 2.000 gleichzeitige Zeitverlaufssimulationen durchzuführen. Dieses Projekt ist das erste von einem lokalen Team entworfene Offshore-WEA-Projekt. Und gleichzeitig ist es auch das erste Mal, dass ein Team für ein derartiges Projekt für die Detailentwürfe SACS einsetzt. Durch den Einsatz von SACS konnte Sinotech die Entwurfszeit verkürzen, Speicherplatz sparen und Simulationen optimieren und so zu einer Modernisierung der Systeme und zur Verbesserung der Effizienz beitragen. Das Team konnte die für die Arbeit an den Entwürfen erforderlichen Endergebnisse der kritischen Ergebnisse herunterladen, wodurch die Datenmenge für die Nachbearbeitung verringert wurde. Zusätzlich hierzu verringerte die einzigartige Modellkonstruktion von Sinotech die Anzahl an Freiheitsgraden auf dem TP-Modell von einigen Tausenden auf ein paar wenige, die Mantelstruktur verbindende Freiheitsgrade, wodurch komplexe Modelle effizienter und genauer wurden.

Durch den Einsatz von SACS hat sich eine kontinuierliche Partnerschaft entwickelt. Das Entwicklungsteam von Bentley unterstützt Sinotech kontinuierlich bei der Entwicklung neuer Funktionen, um sie bei ihren Analysearbeiten für Offshore-WEA-Stützstrukturen zu unterstützen.

„Die Cloud-Dienste von SACS bieten Lösungen, mit denen unser Unternehmen große rechenintensive Simulationen mit der Hochleistungshardware von Microsoft Azure bewältigen und Speicherplatz für mehrere Hundert Terabyte an Daten generieren kann“, erklärte Wan-Chien Kung, Structural Engineer for Offshore WTG Support Structure, Sinotech.

CLOUD-DIENSTE VON SACS HELFEN ZEIT ZU SPAREN

Durch den Einsatz von SACS konnte Sinotech seinen Zeitrahmen von 3,5 Monaten auf nur eineinhalb Monate verkürzen – das entspricht einer Verkürzung der Entwurfszeit um 60 %. Des Weiteren spart die Software durch die Implementierung aller Simulationen für 3 ILAs auf SACS etwa fünf Petabyte an lokalem Speicherplatz.

Seit ihrer Implementierung decken die neuen Funktionen von SACS und OpenWindPower bereits den Großteil der Anforderungen an den Entwurfsprozess für Offshore-Windenergieanlagen mit festem Fundament ab. Es ist nun für Fundamentkonstrukteure ein noch effizienteres Werkzeug für den Einsatz bei Analysearbeiten, das alle Stakeholder dabei unterstützt, Zeit zu sparen und mit weniger Aufwand mehr zu erreichen.

Projektübersicht

Unternehmen: Sinotech Engineering Consultants Inc.

Lösung: Hochbau und Statik

Standort: Changhua, Taiwan

Projektziele:

• Verringerung des Zeitaufwands für die Durchführung von Zeitverlaufsanalysen.
• Verringerung der für die Nachbearbeitung herunterzuladenden Datenmenge durch Erkennung und Herunterladen kritischer Lastfälle des Entwurfs.

Projektspezifisches Playbook: SACS

Kurzinformation:

• Das Offshore-Windparkprojekt Changhua von TPC verfügt über eine Gesamtstromerzeugungskapazität von rund 300 Megawatt, die von 31 Windturbinen mit einer Leistung von jeweils 9,5 Megawatt erzeugt werden.
• Dieses Projekt wird das Ziel von Taiwan unterstützen, den Anteil erneuerbarer Energien an der Gesamtenergie des Landes bis 2025 auf 20 % zu erhöhen.
• Sinotech implementierte SACS für effizientere Simulationen und Analysen der Offshore-Windenergieanlage.

ROI:

• Mithilfe von SACS konnte die Entwurfszeit um 60 % verkürzt, fünf Petabyte lokaler Speicherplatz gespart und gleichzeitig in Kombination mit Microsoft Azure 2.000 Zeitverlaufssimulationen implementiert werden.

TEXTBOX-ZITAT: „Die Cloud-Dienste von SACS bieten Lösungen, mit denen unser Unternehmen große rechenintensive Simulationen mit der Hochleistungshardware von Microsoft Azure bewältigen und Speicherplatz für mehrere Hundert Terabyte an Daten generieren kann“ – Wan-Chien Kung, Structural Engineer for Offshore WTG Support Structure, Sinotech Engineering Consultants Inc.

Autorin: Ashley Fee ist Product Marketing Manager für Offshore-Strukturentwurf und -analyse sowie Rohrspannungs- und Behälteranalyse bei Bentley Systems. Sie nutzt ihr Fachwissen, um Nachhaltigkeit und Wachstum in der Offshore-Energieerzeugungsindustrie voranzutreiben. Ashley hat es sich zur Aufgabe gemacht, Ingenieurteams bei der Steigerung ihrer Effizienz zu unterstützen, Technologien zu innovieren und weltweit eine grünere Zukunft zu fördern.

PM: Taiwan Power Company / bentley.com

PB: Ashley Fee / ©: Taiwan Power Company / bentley.com