Höchste Sicherheit bei Orkan & Co

Ob Sturmtief oder Orkan: Unwetterwarnungen nehmen immer mehr zu und richten zum Teil verheerende Schäden an. Auch Windkraftwerke sind von diesen hohen Windgeschwindigkeiten betroffen und müssen oft schon sehr früh abgeschaltet werden. Die Sicherheit solcher Systeme lässt sich durch den Einbau „intelligenter Sensoren“ deutlich erhöhen – ein Thema mit dem sich seit kurzem auch das Anwendungszentrum für polymeroptische Fasern (POF-AC) der Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule Nürnberg beschäftigt.

„Wir wollen die Rotorblätter von Windkraftwerken überwachen“, erläutert der Leiter des POF-AC, Prof. Dr. Hans Poisel, sein jüngstes Projekt. Konkret will er mit seinem Team einen Sensor entwickeln, der die Durchbiegung des Rotorblatts bei starkem Wind misst und noch weitere Zustandsinformationen liefert. Dazu wird eine optische Kunststoff-Faser ins Blatt eingebaut und deren Längenänderung durch die Belastung mit hoher Genauigkeit gemessen. „Zwar gibt es schon faseroptische Sensoren für diesen Zweck, aber die sind viel zu kostspielig, um sie in großem Umfang einzusetzen“, erläutert Poisel. „Unser POF-Sensor wird um Größenordnungen preiswerter sein und damit für die Kraftwerksbetreiber leichter akzeptabel“.

Optimales Material

Wegen der Gefahr von Blitzeinschlägen muss das Material der Sensoren elek-
tromagnetisch immun sein. „Faseroptische Sensoren erfüllen das zu hundert Prozent und bieten sich deshalb optimal an“, ist sich Poisel sicher. Weitere Vorteile sieht er im geringen Platzbedarf, dem schnelle Ansprechen und der sehr hohe Empfindlichkeit der Sensoren.

In Vorarbeiten hat das POF-AC sich schon an die Leistungsgrenzen des Sensors herangetastet und kann derzeit Längenänderungen von zehn Mikrometern bei einer Faserlänge von einem Meter sicher nachweisen. Für ein Rotorblatt, das in der Regel 30 m lang ist, entspricht dies einer Längenänderung von 0,3 mm oder drei Haarbreiten!

Das Projekt ist Teil des von der Bayersichen Forschungsstiftung geförderten Forschungsverbunds ForPhoton unter der Gesamtleitung von Prof. Geiger (BLZ). Mit im Boot sind die Firmen Schleifring (Fürstenfeldbruck), Rosenberger-OSI (Augsburg) und Luceo (Berlin), sowie das Bayerische Laserzentrum (Erlangen) und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (Berlin). Bis Ende 2009 soll mindestens ein Windkraftwerk mit diesen Sensoren ausgestattet sein und dann hoffentlich mehr Leistung bei mehr Sicherheit bringen können, weil die POF-Sensoren Wache halten.

Der Demonstrator wird auf der Hannover-Messe vom 16. bis 20. April zu sehen sein.

Hintergrund-Information:

Polymere Optische Fasern (POF) sind Lichtwellenleiter aus hochtransparentem Kunststoff. Sie können Licht so führen wie es metallische Kabel mit elektrischem Strom tun. Dabei kommt überwiegend hochtransparentes Acrylglas (PMMA) zum Einsatz, das so extrem durchsichtig ist, dass man im Vergleich Fensterscheiben 400 Mal dicker bauen könnte, ohne an Durchblick zu verlieren. Eine POF besitzt einen Innenbereich, den sogenannten Kern aus PMMA, der von einem dünnen Mantel mit einer kleineren Brechzahl umgeben ist. Durch Totalreflexion wird dabei im Kern das Licht nahezu verlustfrei geführt. Die POF bieten zahlreiche Vorteile: Sie sind störsicher, kostengünstig, leicht zu installieren und nicht zuletzt hoch flexibel.

Hinweis für Redaktionen:
Bei Fragen wenden Sie sich bitte direkt an das POF-AC, Prof. Dr. Hans Poisel,
Telefon 09 11 / 58 80 11 89; E-Mail: hans.poisel@fh-nuernberg.de
Gerne hilft auch die Presse und Hochschulkommunikation,
Telefon 0911/5880-4101, E-Mail: presse@fh-nuernberg.de