Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2010.09a
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pp.646-657
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2010
Offshore wind power is one of the largest-scale solutions for a nuclear- and pollution-free electricity supply in the future. Recently, the research for offshore wind power has started in Korea. However, there has been little effort specifically made for the exploration and evaluation of mechanical characteristics for offshore underwater soil deposits. In offshore wind power system, this is important as consistent and safe maintenance of structural functionality of the system is key for the wind power system to be successfully implemented. In this study, case examples from foreign offshore wind power sites are selected and analyzed. And design methods and factors of offshore wind power system foundation are investigated.
This study conducted to obtain the lateral resistance of a wind power foundation reinforced with piles through an model experiment. In particular, the lateral resistance of the foundation was compared with the existing gravity-type wind power foundation by integrating the pile, the wind power generator foundation, and the rocky ground. In addition, changes in the lateral resistance and bending moment of the pile were analyzed by embeded depths of the pile. As a result, it was found that the lateral resistance increased with the depth of embedment of the piles. In particular, the pile's resistance increase ratio was 2.11 times greater in the case where the pile embedded up to the rock layer than the case where the pile was embedded into the riprap. It was found that the location of the maximum bending moment occurred at the interface between the wind turbine foundation and the riprap layer when the pile embeded to the rock layer. Through this, as the lateral resistance of the wind power foundation reinforced with piles is greater than that of the existing gravity-type wind power foundation, it is understood that it can be a more advantageous construction method in terms of safety.
Ryu, Moo Sung;Lee, Jun Shin;Lee, Jong Hwa;Seo, Yun Ho
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.8
no.1
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pp.31-36
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2022
This paper presents the measuring process of dynamic properties of offshore wind power foundation and provides consideration of each step. This Guideline enables to maintain consistent measuring procedure and therefore increase the reliability of test results. Small scaled suction bucket foundation was fabricated to represent the commercial support structure installation mechanism and two cases(free-free, free-fixed) of dynamic tests were performed at workshop. From the tests, the importance of dynamic properties of connection part between suction bucket and tower was figured out. More over, types and configuration of measuring devices are recommended which can help find the natural frequency of wind turbine foundation correctly. In field test, it was found that the natural frequency of suction bucket foundation was increased linearly with the penetration depth due to the confining effect of ambient soil. Meanwhile, it was not easy to get an enough excitation force with normal impact hammer because the N.F of suction bucket model was in the lower range of 0 Hz ~ 5 Hz. Therefore, new excitation method which has enough force and can excite lower frequency range was devised. This study will help develop safety check procedure of suction bucket foundation in field at each installation stage using the N.F measurement.
Offshore wind turbines are divided into an upper wind turbine and a lower support structure. Offshore wind turbine system is required to secure high reliability for a variety of external environmental conditions compared to ground wind turbines because of additional periodic loads due to ocean wave and current effects. In this study, extreme load analyses have been conducted for the designed offshore wind turbine foundation with weight control functionality using computational fluid dynamics (CFD) then structural analyses have been also conducted to investigate the structural design requirement.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.2
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pp.31-38
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2022
Recently, the development of offshore wind farms based on past technical experiences from onshore wind turbine installations has become a worldwide issue. This study investigated the technical issues related to offshore wind farms and large-diameter monopiles from an economic perspective. In particular, the monopile foundation system (MFS), which is the most important part of the proposed fast construction system, is applied for the first time in Korea, and structural verification is essential because it supports large-diameter monopiles and is in charge of excavation. Therefore, in this study, a rapid construction system for large offshore wind power generators was introduced, and stability verification was performed through the structural analysis of the MFS.
Offshore wind turbines are supported by various foundations, each with its considerations in design and construction. Gravity, monopile, and suction bucket foundations encounter geotechnical issues, while jacket and tripod foundations face fatigue problems. Considering this, a gravity foundation based on a steel skirt was developed, and a monopile foundation was analyzed for Pile-Soil Interaction using the p-y curve and 3D finite element method (3D FEM). In addition, for suction bucket foundations, the effects of lateral and vertical loads were analyzed using 3D FEM and centrifuge tests. Fatigue analysis for jacket and tripod foundations was conducted using a hotspot stress approach. Some hybrid foundations and shape optimization techniques that change the shape to complement the problems of each foundation described above were assessed. Hybrid foundations could increase lateral resistance compared to existing foundations because of the combined appendages, and optimization techniques could reduce costs by maximizing the efficiency of the structure or by reducing costs and weight. This paper presents the characteristics and research directions of the foundation through various studies on the foundation. In addition, the optimal design method is presented by explaining the problems of the foundation and suggesting ways to supplement them.
In order to install the floating transport type wind-turbine foundation, water pumping is used to sink the foundation. During this process, its mass and center of gravity, and buoyancy center become continuously changed so that the dynamic stability of the floating foundation become unstable. Dynamic stability analysis of the floating foundation is a complex problem since it should take into account not only the environmental wave, wind, and current loads but also its weight change effect simultaneously considering six-degree-of-freedom motion. In this study, advanced numerical method based on the coupled computational fluid dynamics (CFD) and multi-body dynamics (MBD) approach has been applied to the dynamic stability analysis of the floating foundation. The sloshing effect of foundation internal water is also considered and the floating dynamic characteristics are numerically investigated in detail.
The foundation insert is a tubular steel section which is embedded into the concrete of the foundation. The tower base section of the wind turbine is mounted on it. It has a top flange (L type) protruding far enough above the concrete to allow bolts to be inserted from underneath. The load is transmitted to the concrete at the base of the section through a T shaped flange. It has many holes for the reinforcements and the cables. The reinforcements of the concrete foundation run through the insert via a series of holes to bind the inner section to the outer section. Holes are provided for the power and communications cabling. The design follows normal European wind turbine practice, based on GL 2003 and Eurocode regulations.
Experiences in wind farm operation are very limited in Korea, and the foundation for setting standards in power system connection is weak. Therefore, connection and operation standards for wind farms in other countries must be reviewed and power system operation criteria need to be established in order to set up connection standards and optimal operation plans according to the Jeju power system. In this study, reactive power control characteristics of a wind farm were analyzed using a wind farm model of the Jeju power system to propose power system connection operation standards for wind generation within the Jeju power system. Also, change in characteristics of the power system for the application of each reactive power control standard was confirmed, and the results were verified through trial tests arm was analyzed.
As we are facing the shortage of oil energy, studies on renewable energy, wind energy research has been naturally getting attention. Among wind energies, ocean wind energy is relatively abundant compared to land wind energy and therefore, is getting much attention in terms of its efficiency. However, the problem is the cost. Generally, the cost ratio of the supporting structure is over 25% of the total installation cost of a offshore wind turbine system. Thus, it is very important to reduce the total installation cost of the offshore wind turbine and develop accurate analysis methodology for various offshore wind turbine foundations. In this study, nonlinear structure-soil interaction analyses have been proposed and conducted for the typical suction bucket model of an offshore wind turbine foundation, and the results were compared with experimental test data for numerical validations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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