The static stability of a Tension Leg Platform (TLP) with an intact tendon system is principally provided by its tendons and hence quite different from those of a conventional ship or even a floating structure positioned by its mooring system. Because small deformations in tendons are capable of providing sufficient righting moment to a TLP, the contribution from the inclination of its hull is relatively insignificant, especially when its tendon system is intact. When the tendon system of a TLP is completely damaged, the static stability of a TLP behaves and is calculated in a similar manner as those of a conventional ship. In the case of a TLP with a partially damaged tendon system, the stability of a TLP may be provided by the deformation of its tendons and to a certain extent the inclination of its hull. Several hurricanes in recent years have raised concerns about the feasibility and the robustness of the TLP concept in the deep water Gulf of Mexico. To the best of our knowledge, existing publications on the research of static stability of TLPs are limited. This study investigates the static stability of different types of TLPs representing those deployed in the Gulf of Mexico, under three different scenarios. That is, a TLP with 1) an intact tendon system, 2) a partially damaged tendon system, and 3) a completely damaged tendon system. The four different types of TLP chosen for this study are 1) a conventional four-leg TLP, 2) three-leg mini TLP, 3) extended four-leg TLP and 4) mini four-leg TLP. To avoid buckling and yielding occurring in a tendon, we define that the maximum righting moment provided by an intact or partially damaged tendon system is reached when the tension in one or more tendons on the down tension leg becomes zero or when the tension in one or more tendons on the up tension leg starts to yield. This definition leads us to identify the most dangerous (or vulnerable) directions of met-ocean conditions to a TLP with an intact or partially damaged tendon system. Hence, our finding may also be used in the study on the pitch/roll dynamic stability of a TLP. The righting moments of each TLP in the three different scenarios are respectively computed and compared with related wind-induce static upsetting moment at certain velocities. By comparing their ratios, the static stability of a TLP and the redundancy of its tendon system may be revealed, which has important implication to the design of a TLP.

The static stability of a Tension Leg Platform (TLP) with an intact tendon system is principally provided by its tendons and hence quite different from those of a conventional ship or even a floating structure positioned by its mooring system. Because small deformations in tendons are capable of providing sufficient righting moment to a TLP, the contribution from the inclination of its hull is relatively insignificant, especially when its tendon system is intact. When the tendon system of a TLP is completely damaged, the static stability of a TLP behaves and is calculated in a similar manner as those of a conventional ship. In the case of a TLP with a partially damaged tendon system, the stability of a TLP may be provided by the deformation of its tendons and to a certain extent the inclination of its hull. Several hurricanes in recent years have raised concerns about the feasibility and the robustness of the TLP concept in the deep water Gulf of Mexico. To the best of our knowledge, existing publications on the research of static stability of TLPs are limited. This study investigates the static stability of different types of TLPs representing those deployed in the Gulf of Mexico, under three different scenarios. That is, a TLP with 1) an intact tendon system, 2) a partially damaged tendon system, and 3) a completely damaged tendon system. The four different types of TLP chosen for this study are 1) a conventional four-leg TLP, 2) three-leg mini TLP, 3) extended four-leg TLP and 4) mini four-leg TLP. To avoid buckling and yielding occurring in a tendon, we define that the maximum righting moment provided by an intact or partially damaged tendon system is reached when the tension in one or more tendons on the down tension leg becomes zero or when the tension in one or more tendons on the up tension leg starts to yield. This definition leads us to identify the most dangerous (or vulnerable) directions of met-ocean conditions to a TLP with an intact or partially damaged tendon system. Hence, our finding may also be used in the study on the pitch/roll dynamic stability of a TLP. The righting moments of each TLP in the three different scenarios are respectively computed and compared with related wind-induce static upsetting moment at certain velocities. By comparing their ratios, the static stability of a TLP and the redundancy of its tendon system may be revealed, which has important implication to the design of a TLP.

Durch Umwandlung unterschiedlichster Formen von Energie in mechanische oder elektrische Energie wird die Menschheit seit Jahrhunderten bei der Umsetzung von Arbeitsprozessen im Alltag und bei der industriellen Nutzung unterstützt. Strömende Medien wie Wasser oder Wind gelten dabei als die ältesten Energielieferanten. Im Rahmen der Dissertation wird das Konzept einer zugspannungsverankerten Plattform für Offshore Windenergieanlagen (WEA) vorgestellt, wobei neben den, für diesen Plattformtyp typischen, vertikalen auch geneigte Verankerungselemente Verwendung finden. Diese Art der Verspannung einer zugspannungsverankerten Plattform, respektive ’Tension Leg Platfrom’ (TLP) ist bisher von keiner Quelle bekannt und stellt ein Alleinstellungsmerkmal dar. Folglich sollen Untersuchungen zum dynamischen Verhalten schwimmender Gründungen für Offshore WEA, im Speziellen zu einer TLP mit vertikalen und geneigten Ankerelementen, im Rahmen dieser Arbeit erstmalig vorgestellt werden. Die Plattform ist ein modular gestaltetes Tragwerk bestehend aus großen Rohren und mit integrierten zylindrischen Auftriebskörpern. Diese erzeugen im Transportzustand der Plattform vom Hafen zum Einsatzort und im Betriebszustand innerhalb eines Windparks den nötigen Auftrieb. Infolge der speziellen Art der Verspannung werden die Bewegungen der TLP durch die, aus den Belastungen resultierenden, Seildehnungen dominiert. Damit stellte die TLP im Vergleich zu anderen schwimmenden Gründungen ein bewegungsarmes System dar. Inhalt der hier vorgelegten Arbeit sind Untersuchungen zum dynamischen Verhalten schwimmender Offshoregründungen, im speziellen einer TLP für Windenergieanlagen. Es wurden unterschiedliche Tragstrukturen für TLP-Systeme entwickelt und im Rahmen von Modellversuchen getestet. Den Kern der Arbeit bildet der Vergleich des dynamischen Tragverhaltens der unterschiedlichen Plattformen unter Berücksichtigung der geometrischen und strukturellen Randbedingungen.

Durch Umwandlung unterschiedlichster Formen von Energie in mechanische oder elektrische Energie wird die Menschheit seit Jahrhunderten bei der Umsetzung von Arbeitsprozessen im Alltag und bei der industriellen Nutzung unterstützt. Strömende Medien wie Wasser oder Wind gelten dabei als die ältesten Energielieferanten. Im Rahmen der Dissertation wird das Konzept einer zugspannungsverankerten Plattform für Offshore Windenergieanlagen (WEA) vorgestellt, wobei neben den, für diesen Plattformtyp typischen, vertikalen auch geneigte Verankerungselemente Verwendung finden. Diese Art der Verspannung einer zugspannungsverankerten Plattform, respektive ’Tension Leg Platfrom’ (TLP) ist bisher von keiner Quelle bekannt und stellt ein Alleinstellungsmerkmal dar. Folglich sollen Untersuchungen zum dynamischen Verhalten schwimmender Gründungen für Offshore WEA, im Speziellen zu einer TLP mit vertikalen und geneigten Ankerelementen, im Rahmen dieser Arbeit erstmalig vorgestellt werden. Die Plattform ist ein modular gestaltetes Tragwerk bestehend aus großen Rohren und mit integrierten zylindrischen Auftriebskörpern. Diese erzeugen im Transportzustand der Plattform vom Hafen zum Einsatzort und im Betriebszustand innerhalb eines Windparks den nötigen Auftrieb. Infolge der speziellen Art der Verspannung werden die Bewegungen der TLP durch die, aus den Belastungen resultierenden, Seildehnungen dominiert. Damit stellte die TLP im Vergleich zu anderen schwimmenden Gründungen ein bewegungsarmes System dar. Inhalt der hier vorgelegten Arbeit sind Untersuchungen zum dynamischen Verhalten schwimmender Offshoregründungen, im speziellen einer TLP für Windenergieanlagen. Es wurden unterschiedliche Tragstrukturen für TLP-Systeme entwickelt und im Rahmen von Modellversuchen getestet. Den Kern der Arbeit bildet der Vergleich des dynamischen Tragverhaltens der unterschiedlichen Plattformen unter Berücksichtigung der geometrischen und strukturellen Randbedingungen.

In this paper, a new algorithm for utilizing energy storage is proposed and applied on floating wind turbine economics. The proposed algorithm’s decision making on storing energy or selling electricity onto the grid is based on the electricity price, which makes it unique and different from similar algorithms. From the literature review, it was concluded Ocean Renewable Energy Storage to be most suitable with the Spar-Type and Semi-Submersible floating wind turbine to which the paper is based upon. The objective of this paper is to find the suitable ratio of energy storage versus wind farm, find the product of increase in wholesale, and evaluate whether the proposed method makes the hybrid economically sound. The algorithm was applied on spot-price data from Denmark due to its large share of wind energy with wind data from off the coast of Morro Bay in California, USA. Additionally, a sensitivity analysis is applied to evaluate to energy storage cost impact as well as evaluate the algorithm by lowering the required energy storage size.   Using the algorithm, the wind farm must account for nine days’ worth of energy production with a product of energy storage versus wind farm ratio of 1.42. The wholesale price increased with 11.9-21.5% for the four years studied, however, all financial results favored not utilizing energy storage. By the results derived from the sensitivity analysis, it was concluded that with future cost reductions, the algorithm will still favor no energy storage. However, by fine tuning the algorithm to reduce the need for storage, positive financial result might be achievable. The key to achieve a profitable result seems to rely on minimizing the need for energy storage, to which the proposed algorithm fail to achieve. Conclusively, spot-price decision-based energy storing is not economically sound.