Geht es um die Betriebssicherheit von Windkraftanlagen im Offshore-Bereich, so muss in erster Linie an das Schwingungsverhalten der Anlage respektive des zugehörigen Turmes gedacht werden. Diese grundsätzliche mechanische Eigenschaft eines jeden Bauwerks soll in den beiden folgenden Artikeln nun speziell in Bezug auf Offshore-Konstruktionen näher erläutert werden.
Das sogenannte Schwingungsverhalten des Turmes einer Offshore-Windenergieanlage bildet die zentrale Grundlage für die mathematische Errechnung der ebenfalls noch zu diskutierenden Ermüdungssicherheit eines solchen Bauwerks. Betrachtet man das mittlere Schwingungsverhalten eines Turmes, so ist festzuhalten, dass beispielsweise ein fünfzig Meter hoher Turm einer Windkraftanlage ungefähr alle drei Sekunden hin und her schwingt.
Die Frequenz, mit der der Anlagenturm schwingt (oszilliert; lat. oscillare: „schaukeln“), wird in der Statik auch als die Eigenfrequenz des Turmes bezeichnet. Diese spezifische Eigenfrequenz hängt neben den typischen äußeren mechanischen Belastungen wie beispielsweise der Windstärke oder dem Wellengang sowohl von der Höhe des Turmes als auch von der Wandstärke, der Art des verwendeten Stahls und typischerweise auch von dem Gewicht der Gondel sowie der Rotorblätter ab.
Wann immer der Rotor bzw. ein Rotorblatt im laufenden Betrieb den Turm passiert, wird das Blatt aufgrund des geringeren Winddruckes grundsätzlich mit einer, wenn auch nur vergleichsweise geringen Kraft gegen den Turm gedrückt. Wenn sich der Rotor nun mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, dass ein Rotorblatt immer dann den Turm passiert, wenn sich dieser in einer in Bezug auf sein Schwingungsverhalten maximalen Position befindet, so kann das in dieser Konstellation den Turm passierende Rotorblatt diese Schwingung entweder entsprechend dämpfen und somit reduzieren oder aber das Oszillationsverhalten des Turmes sogar noch verstärken und damit als eine weitere Schwingungslast wirken.
Aus diesen Gründen sind bei der initialen Dimensionierung, das heißt bei der Auslegung, und dem finalen Bau einer Windenergieanlage unter technisch-mechanischen Gesichtspunkten entsprechende Vorkehrungen zu treffen, die der Schwingungs- und Ermüdungssicherheit der gesamten Konstruktion Rechnung tragen. Insbesondere die Lasten aus dem Betrieb der Anlage und den Wellen sind primär von den spezifischen Eigenfrequenzen der zur Anwendung kommenden Tragstruktur der jeweils betrachteten Offshore-Windkraftanlage abhängig.
Weiterführende Informationen zu diesem Thema bietet unter anderem auch der Verband der dänischen Windkraftindustrie (DWIA, Danish Wind Industry Association) auf seiner Internetpräsenz unter http://www.windpower.org/.