Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Im Netz der Sensorknoten - Windenergieanlagen sicherer auslegen und besser überwachen

21.10.2014

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben eine Windenergieanlage (WEA) und deren Schwingungen unter die Lupe genommen.

In dem vom Land Hessen geförderten Forschungsprojekt ANÜBeS (Autonomes Netzwerk zur Überwachung von Belastung und Schwingverhalten) entwickeln sie gemeinsam mit der SWIFT Gesellschaft für Messwerterfassungssysteme mbH ein Netzwerk intelligenter Sensorknoten, das autonom die modalen Parameter des Turmes einer WEA bestimmt.


Intelligenter Sensorknoten.

Foto: Fraunhofer LBF.


Netzwerk intelligenter Sensorknoten.

Foto: Fraunhofer LBF.

Diese Daten können als Input für die Strukturüberwachung dienen. Die einfache Installation macht das Netzwerk auch zu einem Werkzeug, das sich für die Bestimmung der Modalparameter neuer WEA eignet.

Windenergie wird immer mehr genutzt, was sowohl die Anzahl als auch die Größe der Windkraftanlagen rasant wachsen lässt. Diese Systeme arbeiten autonom, sind schwingungsfähig und durch Umwelteinflüsse außergewöhnlich stark belastet. Daher müssen Entwickler das Schwingverhalten dieser Anlagen in der Auslegung berücksichtigen.

Darüber hinaus ist es entscheidend, den Zustand von Windenergieanlagen permanent im Auge zu behalten. Wo Anlagen mit Kontrollgängen oder Inspektionen nicht ständig überwacht werden können, ist eine fundierte Zustandsüberwachung erforderlich. Dies gilt insbesondere für Offshore-Windenergieanlagen. Während für die Überwachung des Triebstranges der Anlagen inzwischen kommerzielle Systeme verfügbar sind, ist die Überwachung der Rotorblätter und der Gründungsstruktur noch Gegenstand von Forschung und Entwicklung.

Experimentelle Analysen derart großer Strukturen erfordern viel Erfahrung und das richtige Equipment. Deswegen gehören sie bei den Herstellern von WEA oder von Rotorblättern nicht zum Kerngeschäft. Das Fraunhofer LBF ist spezialisiert auf die Entwicklung von Methoden und Geräten zur Zustandsüberwachung und kann mit dem Projekt ANÜBeS seiner Expertise ein weiteres Technologiefeld hinzufügen.

Ziel: Datenbasis verbreitern

Der Strukturüberwachungsansatz der Darmstädter Forscher setzt sich zusammen aus einem Datenerfassungsnetzwerk und einer Analysemethode. Ihre grundlegende Idee dahinter ist eine Verbreiterung der Datenbasis, auf deren Grundlage die Aussagen zum Zustand des Turmes getroffen werden können. Im Projekt ANÜBeS konnten die Wissenschaftler dies realisieren, weil sie zum einen den zeitlichen Umfang der Datenbasis verbreiterten, indem sie eine autonome Langzeitüberwachung nutzten, anstatt stichprobenartig zu überprüfen. Zum anderen verbreiterten sie auch den Umfang der Prüfergebnisse, indem sie mehrere modale Parameter kombinierten, anstatt ein einzelnes Testergebnis zu nutzen. Um diese breite Datenbasis zu erreichen, waren mehrere originelle Einzelentwicklungen notwendig, die auf eine innovative Art verknüpft wurden.

Sensoren am Turm

Ziel der Wissenschaftler war, mit Hilfe eines Sensornetzwerkes wiederholt und autonom modale Parameter zu ermitteln. Diese sollen später als Eingangsgrößen für Methoden der Strukturüberwachung herangezogen werden. Um das entwickelte System auch für einen nachträglichen Einbau interessant zu machen, sollte ein dezentraler Aufbau den Verkabelungsaufwand wesentlich verringern.

Als „Versuchsobjekt“ diente den Darmstädter Wissenschaftlern die „Lange Anna“, eine WEA im nahegelegenen Odenwald mit einer Nennleistung von zwei Megawatt. Die Schwingungen des Turms werteten die Forscher hinsichtlich der Eigenfrequenzen, vor allem aber der Eigenschwingformen, aus. Dazu installierten sie ein Netzwerk mit fünf intelligenten Sensorknoten, die durch eine Vorverarbeitung der Messdaten über eine Bus-Struktur - und daher mit sehr geringem Verkabelungsaufwand -, kommunizieren können.

Die Vorverarbeitung erfolgte mit der „Random Decrement“-Methode. Anschließend vereinigten die Forscher die erfassten Daten mit Umwelt- und Prozessparametern aus der Anlagensteuerung und schätzten in Zehn-Minuten-Abständen die genannten modalen Parameter mit Methoden der Operational Model Analysis. Diese Daten lassen sich später mit verschiedenen Methoden hinsichtlich Anomalitäten wie z. B. Schäden am Turm auswerten.

Bisher sind mit dem Netzwerk Messungen im Betrieb erfolgreich gewesen. Um die Modalparameter entsprechend den Vorgaben wie etwa des Germanischen Lloyd auch im Trudeln zu erfassen, soll das System in Zukunft mit sich selbst anpassenden Triggerschwellen erweitert werden. Weitere Langzeittests sind bis Ende 2014 geplant. In Zukunft soll eine Bewertung der Messergebnisse in Zusammenhang mit den Betriebs- und Umweltparametern und auch den Belastungen, z. B. am Turmfuß, neu eingeführt werden. Auch sollen Untersuchung zur Güte weiterer OMA-Methoden (EFDD, FSDD) und damit auch Studien zur Bestimmung der modalen Dämpfung erfolgen.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/im-netz-der-sensorkno...

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Energieeffiziente Reinigung von Industrieabgasen
27.02.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

nachricht Energieproduzierende Fenster stehen kurz bevor
23.02.2017 | University of Minnesota / Università degli Studi di Milano-Bicocca

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Atomfalle für die Wasserdatierung

28.02.2017 | Geowissenschaften

Zellen passen sich ultraschnell an die Schwerelosigkeit an

28.02.2017 | Medizin Gesundheit

Maus-Stammzellen auf Chip könnten Tierversuche ersetzen

28.02.2017 | Biowissenschaften Chemie