© Windkraft Simonsfeld
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Qualitätssicherung bei Windenergieanlagen

Fraunhofer-Allianz Vision stellt Lösungen vor

Erneuerbare Energien, wie Wind, Wasser oder Sonne, gewinnen zunehmend an Bedeutung und ihr Anteil an der Energieversorgung steigt weltweit. Für einen nachhaltigen und wirtschaftlichen Betrieb solcher Energiesysteme ist die Sicherstellung der Qualität unabdingbar, sei es in der Fertigung der Zulieferteile, bei der Herstellung der Materialien oder bei der Wartung im späteren Einsatz.

Die Fraunhofer-Allianz Vision stellt deshalb bei der Control 2009 als Schwerpunkt Lösungen für die Qualitätskontrolle für die Solar- und Windenergie mit zerstörungsfreien Mess- und Prüftechniken vor

Windkraft

Im Bereich der Windkraft werden von den Fraunhofer Vision-Instituten drei Lösungen präsentiert, nämlich die Wartung und Prüfung der Rotorblätter mit Wärmefluss-Thermographie, die Verbesserung der GFK-Materialien der Rotorblätter mit einer Software zur Analyse von Mikrostrukturen und die Prüfung und Schadensdiagnose der Fundamente der Windkraftanlagen mit einem neuartigen Scanner, der mehrere unterschiedliche Verfahren in sich vereint.

Wärmefluss-Thermographie zur Prüfung der Rotorblätter auf verborgene Fehlstellen

Die Rotorblätter von Windenergieanlagen müssen in regelmäßigen Abständen auf Schäden hin untersucht werden. Die hauptsächlich aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellten Rotorblätter gehören zu den am höchsten beanspruchten Bauteilen einer Windenergieanlage. Sie sind Wind-, Gewichts-, Flieh- und Trägheitskräften mit sehr hohem Lastwechsel sowie Erosionen durch Luftpartikel ausgesetzt. Die Schadensbilder reichen von kleinen Oberflächenschäden bis zum Aufreißen der tragenden Verklebungen. Dies führt im Extremfall zur Gefährdung der Standsicherheit der Gesamtanlage.

Am Fraunhofer WKI wurde ein Prüfsystem auf Basis der Wärmefluss-Thermographie entwickelt, mit dem die häufigsten Fehler in Rotorblättern, wie Risse, Verklebungsfehler oder Lufteinschlüsse gefunden werden. Die moderne Infrarottechnik kann Flächen von mehreren Quadratmetern innerhalb einer Minute vollständig erfassen. Sie stellt einen zuverlässigen Ersatz für die traditionelle visuelle oder Klopftest-Prüfung dar. Außerdem ist sie auch für die Qualitätskontrolle von Rotorblättern in der Fertigung geeignet.

Aktuelle Forschungen beschäftigen sich darüber hinaus mit der Entwicklung von Technologien zur vollständigen Zustandserfassung der Rotorblätter. Durch den Einsatz bzw. die Kombination mehrerer unterschiedlicher Prüfverfahren wie Thermographie, Ultraschall und hochauflösender Kameras in Verbindung mit innovativen Robotern wird eine zuverlässige, objektive und ganzheitliche Analyse des Blattzustandes ermöglicht.

Mikrostrukturanalyse von glasfaserverstärktem Kunststoff bei Windkraft-Rotorblättern
Die Rotorblätter von Windkraftanlagen werden überwiegend aus Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt, wobei der Aufbau dieses Materials entscheidend für den späteren Betrieb des Rotorblatts ist. Das Softwaretool MAVI des Fraunhofer ITWM wurde für die Verarbeitung und Analyse von Mikro- und Nanostrukturen entwickelt und eignet sich daher auch für die Analyse und Verbesserung des Aufbaus von Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Das Material kann vor dem Bau des Rotorblatts verbessert werden, so dass beispielsweise sog. Ondulationen vermieden werden können, die im späteren Betrieb zu Ausfällen führen könnten.

Prüfung der Fundamente von Windkraftanlagen

Am Fraunhofer IZFP Saarbrücken wurde der Bauwerksscanner OSSCAR (OnSiteSCAnneR) entwickelt, mit dem unter anderem auch Fundamente von Windkraftanlagen untersucht werden können. OSSCAR ist ein leicht handhabbares Messwerterfassungssystem, mit dem Stahlbeton- und Spannbetonbauwerke zuverlässig und wirtschaftlich untersucht werden können. Diese Messeinrichtung vereint eine intelligente Verfahrenskombination (Ultraschallecho, Radar, Wirbelstromprüfung), eine automatisierte Datenaufnahme sowie die bildgebende Darstellung der Ergebnisse aus fusionierten Daten.

Der Scanner wurde ursprünglich für die Brückenprüfung entwickelt, kann aber für alle Bauwerke eingesetzt werden, so dass auch Fundamente von Windkraftanlagen (primär Fundamente und Hybridtürme) untersucht werden können. Für die Fundamente von Windkraftanlagen gibt es, genauso wie für alle anderen Bauwerke auch, zwei Anwendungsfelder, nämlich die Qualitätssicherung beim Neubau und die Zustandserfassung (Schadensdiagnose) z. B. bei Revisionen. Bei allen Bauwerken muss allerdings ein direkter Zugang zu den Prüfflächen möglich sein. Bei Flachfundamenten ist auch der Einsatz des selbstfahrenden und selbstnavigierenden Prüfroboters BetoScan möglich, der in der Lage ist, große Flächen automatisch mit mehreren Prüfverfahren gleichzeitig abzuscannen.


Artikel Online geschaltet von: / Doris Holler /