Für die Nutzung der Windenergie bieten die Hersteller immer größere und leistungsstärkere Anlagen an. Mit zunehmender Anlagengröße verlangen Wind und Wetter den Bauwerken und Anlagenkomponenten immer mehr ab. Um die als Türme und Fundamente eingesetzten Bauteile vorab testen und optimieren zu können, eröffnete 2014 das Testzentrum Tragstrukturen an der Universität Hannover. Hier werden Komponenten aus Stahl, Beton und weiteren Materialien auf Biegen und Brechen gefordert.

Im Testzentrum Tragstrukturen zerren Kräfte wie bei Windstärke 10 am Bauteil einer Windenergie-Anlage (WEA) und rütteln das Material kräftig durch. Dabei ist in der Halle selbst nicht das geringste Lüftchen zu spüren. Wissenschaftler können hier auf Testständen mit Maschinenkraft extreme Belastungen auf Modelle von Türmen, Masten, Fundamenten sowie auf Komponenten und Schrauben ausüben. In der Praxis verursachen der Wind und die von ihm angeregten Bewegungen der Rotoren und Drehungen der Gondel diese Lasten. Bei Offshore-Anlagen kommen die Wellen, die Strömung und das Zusammenspiel von Wind und Wellen hinzu. Eine WEA muss all diesen Kräften mindestens 20 Jahre sicher standhalten. Dabei spielt die Wirtschaftlichkeit in zweifacher Hinsicht eine Rolle: Es geht darum, die Investitionskosten ohne Einbußen bei der Zuverlässigkeit zu minimieren. Zu massiv ausgeführte Komponenten, die keinen Zugewinn an Sicherheit bieten, bedeuten unnötige Material- und Installationskosten.

Das neue Zentrum verfügt über zwei große Teststände: die Grundbauversuchsgrube und das Spannfeld. In der 10 m tiefen und mit Sand gefüllten Grube werden Trag- und Gründungsstrukturen von Offshore-Fundamenten sowie zugehörige Bauverfahren im Maßstab 1:10 und größer untersucht. Im Spannfeld lassen sich Modelle von Tragstrukturen im Maßstab bis 1:5 einspannen und über mehrere Achsen belasten. Ziel ist unter anderem die Prüfung des Ermüdungsverhaltens.

Speziallabore für Beton, Faserverbundwerkstoffe und geotechnische Untersuchungen, eine Resonanzprüfmaschine sowie eine Klimakammer runden die Möglichkeiten im Zentrum ab. Als Ergebnis liegen dann reproduzierbare Daten für extreme sowie zyklische Belastungen von Bauteilen und Materialien vor. Um die Anforderungen eines ganzen Anlagenlebens zu simulieren, reichen in der Halle drei bis vier Monate. Das Zusammenspiel von Modellen, großmaßstäblichen Experimenten und numerischen Berechnungen hilft, WEAs präziser auszulegen und Simulationsprogramme zu validieren. Die Leibniz Universität Hannover betreibt mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik, IWES, als Kooperationspartner das Testzentrum Tragstrukturen Hannover.