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Innovative Projekte in der Windenergie

Zwei Verbundforschungsvorhaben zu On- und Offshore-Windparks starten

Die Rotorblätter von Offshore-Windenergieanlagen müssen regelmäßig auf Schäden inspiziert werden. Eine aufwendige Angelegenheit: Je nach Standort bedeutet das bis zu 100 Kilometer mit dem Schiff. Dann wird der Rotor angehalten, um die Anlagen zu erklettern und die bis zu 90 Meter langen Blätter zu inspizieren– teuer, umständlich und wetterbedingt oft nicht möglich.

In einem Verbundprojekt, das am Institut für Statik und Dynamik (ISD) der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie koordiniert wird, 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 Prof. Dr.-Ing. Raimund Rolfes vom ISD.

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, 40 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 Blattes verbindet, aufreißen.

An dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) 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 (MultiMonitorRB)“ sind zudem das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IWES) und Wölfel Engineering beteiligt. Von der Leibniz Universität ist außerdem das Institut für Informationsverarbeitung dabei.

Projekt zur Lärmbelastung durch Windenergieanlagen an Land

Ein zweites Verbundforschungsvorhaben am ISD, ebenfalls vom BMWi gefördert, beschäftigt sich mit Geräuschemissionen von Windenergieanlagen an Land. Das Projekt „Von der Schallquelle zur psycho-akustischen Bewertung (WEA-Akzeptanz)“ erhält rund vier Millionen Euro und ist eine Kooperation von drei Fakultäten der Leibniz Universität 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.