Innovative Projekte in der Windenergie

Die Rotorblätter von Offshore-Windenergieanlagen müssen regel­mäßig auf Schäden inspi­ziert werden. Eine auf­wändige Ange­legen­heit: Je nach Stand­ort bedeutet das bis zu hundert Kilo­meter mit dem Schiff. Dann wird der Rotor ange­halten, um die Anlagen zu erklettern und die bis zu neunzig Meter langen Blätter zu inspi­zieren – teuer, umständ­lich und wetter­bedingt oft nicht möglich.

In einem Verbundprojekt sollen nun Möglichkeiten entwickelt werden, mit denen Schäden im Rotor­blatt früh­zeitig erkannt werden können. Durch diese Schäden können lange Still­stands­zeiten und hohe Kosten ent­stehen. „Wir kombi­nieren zum ersten Mal akus­tische Ver­fahren zur Schadens­lokali­sation mit mess­daten­basierten und modell­gestützten Ver­fahren“, erläutert Projekt­leiter Raimund Rolfes von der Uni Hannover.

Ziel ist es, durch Sensoren im Rotorblatt eine Früherkennung von Schäden zu ermög­lichen, ohne dass die Anlage still­gelegt werden muss. Dafür werden Sensoren im Blatt platziert, die die Schwin­gungen messen. Aus diesen Signalen lassen sich Rück­schlüsse ziehen, ob das Blatt noch intakt ist. Dafür wird im Projekt ein eigenes, vierzig Meter langes Rotor­blatt ent­wickelt, mit Sensorik ausge­stattet und getestet. Der Schädi­gungs­prozess wird durch regel­mäßige Bewe­gungen simu­liert. Durch die Belas­tung kann nach einer Weile die Material­festig­keit abnehmen oder auch die Klebe­naht, die die Elemente des Blatts ver­bindet, auf­reißen.

An dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 2,5 Millionen Euro geför­derten Projekt ist WindMW, ein Betreiber von Off­shore-Wind­parks vor Helgo­land, beteiligt. Dort sollen die neuen Ver­fahren getestet werden. An dem Forschungs­konsor­tium „Multi­variates Schadens­moni­toring von Rotor­blättern“ sind zudem das Fraun­hofer-Institut für Wind­energie und Energie­system­technik und Wölfel Engin­eering beteiligt.

Ein zweites Verbundforschungsvorhaben beschäftigt sich mit Geräusch­emis­sionen von Wind­energie­anlagen an Land. Das Projekt „Von der Schall­quelle zur psycho-akus­tischen Bewer­tung“ erhält rund vier Milli­onen Euro und ist eine Koope­ration der Uni Hannover mit dem Anlagen­her­steller Senvion. Es geht darum, das konkrete Schall­profil einer Anlage schon vor dem Bau voraus­sagen zu können, um Störungen der Anwohner zu ver­hindern. Durch Geräusch­quellen am Rotor­blatt und anderen Bau­teilen ent­steht zusammen mit Alterung, her­stellungs­bedingten Abwei­chungen und der Topo­grafie der Umge­bung für jede Anlage ein indi­vi­du­eller „Sound-Foot­print“. Ziel ist es, die Geräusch­ent­wick­lung durch ein Modell zu objek­ti­vieren und vor­her­sag­bar zu machen.

Eine große Rolle spielt dabei die psycho-akustische Bewertung. „Was der eine problem­los findet, ist für den anderen schon lästig“, sagt Rolfes. Dafür plant das betei­ligte Institut für Kommuni­kations­technik eine Labor­situation, bei der den Probanden zu dem Geräusch auch Umge­bungs­bilder auf die Wände proji­ziert werden. Das Institut für Meteo­ro­logie und Klima­to­logie befasst sich mit dem Ein­fluss von Wind­geschwin­dig­keit oder Tempe­ratur auf die Schall­aus­brei­tung. Beide Verbund­projekte laufen zunächst über drei Jahre.

LUH / RK