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„Raue“ Rotorblätter frühzeitig erkennen

Mehr als ein Viertel der Stromproduktion in Deutschland kommt inzwischen aus Windenergie. Die Branche ist ein globaler Wachstumsmarkt, dem selbstverständlich größte Bedeutung in der Energiewende zukommt. Die technischen Anforderungen an die Windkraftanlagen steigen ständig; insbesondere die Rotorblätter stehen immer wieder im Fokus technischer Innovationen.
Wind und Wetter ermöglichen erst die Energiegewinnung durch Windkraftanlagen, aber beides greift auch die Rotorblätter dauerhaft an, macht deren „Haut“ mehr als rau und rissig. Hagel, Eis oder Regentropfen, die mit hohem Druck auf die Windräder schlagen, können schwere Materialschäden verursachen. Die Aerodynamik, damit der Wirkungsgrad und am Ende der Energieertrag werden dadurch stark beeinträchtigt. Bisher fehlt noch eine geeignete Früherkennung von Erosionsschäden im Rahmen von Wartungsarbeiten, da systematische Erkenntnisse zur Schadensentstehung nicht ausreichend vorhanden sind. Schwere Defekte werden spät erkannt und ein Austausch oder eine Reparatur erfolgt dadurch erst, wenn der wirtschaftliche Schaden bereits immens ist.

Ursache und Prozess der Erosionsschäden erforschen

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Faserinstituts Bremen e.V., des Bremer Instituts für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) der Universität Bremen und des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM forschen innerhalb eines aktuellen Forschungsvorhabens der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) zu Ursachen und Prozess der Erosionsschäden bis zum Versagen der Windkraftanlage. Dabei untersuchen sie die Anwendung von zerstörungsfreien Röntgenmikroskopen (XRM) und weitere berührungslose Messverfahren und Werkstoffprüfungen wie beispielsweise die Aktiv-Thermografie. Dabei wird ein Wärmestrom im Prüfobjekt induziert. Schichten oder Fehlstellen im Inneren des Materials, damit Inhomogenitäten, werden erfasst.

Berührungslose Messverfahren für Produktion und Wartung

Um Schadenursachen und -mechanismen genauer aufzuklären, werden zyklische und witterungsbedingte Materialbelastungen im Prüfstand simuliert, Proben untersucht und kartographiert sowie ein Zusammenhang von initialen Fehlstellentypen sowie -größen und Erosionsschäden ermittelt. Ziel ist es, mit Hilfe des Thermografie-Messverfahrens Aussagen für die Erosionsfrüherkennung zu treffen. Damit steht den Herstellern von Windkraftanlagen sowie kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) aus dem Wartungs- und Servicebereich erstmals ein berührungsloses Messverfahren für den Einsatz direkt am Rotorblatt zur Verfügung.

Das vorwettbewerbliche IGF-Vorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln realisiert. Die Forschungsergebnisse des Projekts können von allen interessierten KMU genutzt werden. (frd)

Forschungsvereinigung:

Deutsche Forschungsvereinigung für Meß-, Regelungs- und Systemtechnik e.V. - DFMRS

Forschungseinrichtungen:

Faserinstitut Bremen e.V.

Universität Bremen Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ)

Fraunhofer-Gesellschaft e.V. Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

 

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