Intelligente Sensoren für Offshore-Windturbinen

Eine europäische Forschungsinitiative setzt auf intelligente Sensorsysteme, um den Betrieb von Offshore-Windparks rentabler zu machen. Denn die Integration eines Sensornetzwerks in die Rotorblätter der Windturbinen verspricht die Möglichkeit, deren Zustand per Telemonitoring dauernd zu überwachen und Schäden beispielsweise nach Unwettern leicht auf die Spur zu kommen. So könnten Wartungsteams nur bei Bedarf und rechtzeitig vor etwaigen Totalausfällen zu den Anlagen entsandt werden.

„Wir wollen ein integriertes Sensorsystem schaffen, das viele Aufgaben gleichzeitig übernehmen kann. Das ist für ein zukünftiges Fernmonitoring-System für Windturbinen-Rotorblätter erforderlich“, sagen Malcolm McGugan und Kaj Borum von der materialwissenschaftlichen Abteilung des dänischen nationalen Labors für nachhaltige Energie Risø DTU. Im Rahmen des Projekts SESS (Smart Embedded Sensor System) ist geplant, im Sommer dieses Jahres mit Feldversuchen zu beginnen.

Sensor-Kombination für höchste Präzision

SESS setzt darauf, verschiedene Sensorik-Ansätze wie Glasfasern, piezoelektrische Materialien und Dehnungsmessstreifen zu kombinieren. „Ein einzelner Sensortyp könnte niemals all die erforderlichen Informationen liefern, um den Zustand eines Turbinen-Rotorblattes abzuschätzen, denn es gibt viele mögliche Fehler- und Schadensquellen für das Material“, so die Risø-Wissenschaftler. Dabei ist höchste Präzision erforderlich, denn Fehlalarme des Überwachungssystems würden zu unnötigen Wartungsmissionen und damit Kosten führen.

Bei dem Ansatz werden viele kleine Veränderungen im Material der Rotorblätter überwacht, um deren Gesamtzustand mittels geeigneter Modelle einzuschätzen. Zur Entwicklung der Modelle führen die Forscher mechanische Labortests mit Materialien, strukturellen Komponenten und kompletten Rotorblättern durch. Letztendlich verspricht das die Möglichkeit, bei Windturbinen im Betrieb die Entwicklung von Schäden und somit den Wartungsbedarf abzuschätzen.

Anwendungspotenzial

„Ziel ist es, die neuen Sensoren in dem Datenstrom zu berücksichtigen, der bereits jetzt von Windturbinen übertragen wird, in Übereinstimmung den IEC-Standards der Windindustrie“, sagen McGugan und Borum. Damit könnten Offshore-Anlagen einfach an Land überwacht werden. Das verspricht Betreibern die Möglichkeit, die Intervalle zwischen Vor-Ort-Inspektionen auszudehnen. Nach Stürmen wiederum könnte dringender Wartungsbedarf aufgezeigt werden, sodass vor einem drohenden Ausfall gehandelt werden kann.

Dass an SESS neben polnischen und estländischen Wissenschaftlern gerade ein dänisches Forschungsinstiut prominent beteiligt ist, ist nicht verwunderlich. Dänemark setzt immerhin mit dem weltgrößten Offshore-Windpark (pressetext berichtete: http://www.pressetext.com/news/090917033/) auf Wind als erneuerbare Energiequelle. Die Forscher gehen aber davon aus, dass die Lösung auch für andere Anwendungen beispielsweise in der Luftfahrt, bei Schiffen und Gebäuden von Interesse sein wird.