Die Windkraft wird eine zentrale Rolle bei der zukünftigen Energieversorgung spielen

Die mit dem IQ-Clusterpreis ausgezeichneten Sensoren von FiberCheck sorgen dafür, dass sich die Rotoren der Anlagen effizient und sicher im Wind drehen.

Manchmal ist die Zeit einfach reif für eine neue Idee und deren erfolgreiche Umsetzung. „Unser Forschungsprojekt FiberCheck entstand 2007 durch die Entwicklung eines Körperschallsensors für die Überwachung von Kugellagern, die von der Professur für Mikrosystem- und Gerätetechnik im Auftrag der Industrie vorgenommen wurde“, erinnert sich Projektgeschäftsführer Dipl.-Kfm. Tobias Meyhöfer.

 


„In Gesprächen mit anderen Wissenschaftlern der TU sei dann die Frage aufgekommen, ob sich ein solcher Sensor nicht auch für die Überwachung von Kunststoffstrukturen adaptierbar lasse“, so Meyhöfer weiter. Daraus wurde ein interdisziplinäres und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Forschungsprojekt der vier Professuren für Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung, Mikrosystem- und Gerätetechnik, Schaltkreis- und Systementwurf sowie Marketing und Handelsbetriebslehre an der TU Chemnitz.
Vier Jahre später, am 21. Juni dieses Jahres, erhielt die FiberCheck GmbH i.G. für ihre innovativen Sensoren zur Fernüberwachung der Rotoren von . Nur sechs Wochen zuvor wurde im Beisein von Bundeskanzlerin Merkel "Baltic 1", der erste Offshore-Windpark in der Ostsee offiziell in Betrieb genommen. Im aktuellen Konzept der Bundesregierung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung ohne Atomkraft kommt der Offshore-Windenergie eine zentrale Rolle zu. Denn auf hoher See weht der Wind stärker und gleichmäßiger. Doch damit verstärkt sich ein Problem: Die bis zu 60 Meter langen und 30 Tonnen schweren Rotorenblätter sind hohen, wechselnden Lasten ausgesetzt. Das führt zur Materialermüdung der Faserverbundstoffe aus denen sie bestehen. Bereits kleinste Risse beeinträchtigen den effizienten Betrieb der Windkraftanlage. Werden sie nicht rechtzeitig erkannt, können sie zu größeren Schäden und sogar zum kostenintensiven Totalausfall führen. Deshalb musste der Zustand der Rotoren bisher regelmäßig alle ein bis zwei Jahre manuell vor Ort überprüft werden. Was an Land bereits sehr aufwändig ist, wird bei Windparks auf hoher See noch schwieriger und teurer.

 


Genau dieses Problem löst das innovative Condition Monitoring System für Rotorblätter der FiberCheck GmbH i.G. Es besteht aus zwei neuartigen Sensoren und einer Auswerteinheit zur kontinuierlichen Erfassung und Überwachung von Schäden innerhalb von Faserkunststoffverbunden. An der tragenden Struktur des Rotorblattes angebrachte Körperschallsensoren, auch Acoustic Emission Sensoren genannt, messen die Frequenz der Schallwellen, die von einer mikroskopisch kleinen Materialschädigung ausgehen. Die geometrische Anordnung mehrerer Sensoren erlaubt dabei die genaue Lokalisation von Faserrissen und Delamination. Das verhindert frühzeitig größere Schäden und macht manuelle Prüfungen überflüssig. Zusätzlich erfassen Dehnungssensoren, die in den Rotor einlaminiert sind, Bewegungen in der Materialstruktur. Wird dadurch der Sensor gestaucht oder gestreckt, liefert er Informationen zur Windlast auf den Blättern. Das ermöglicht die Optimierung der Erträge durch Anpassung der Rotorstellung. Die Daten der Sensoren können online überwacht und ausgewertet werden.

 


„Wir werden noch im Laufe dieses Jahres unseren Sticksensor in Kleinwindkraftanlagen einbauen, um ihn unter Praxisbedingungen auf Herz und Nieren zu testen“, kündigt Projektgeschäftsführer Meyhöfer an. Ab 2012 solle dann der Einsatz in 2,5 MW-Anlagen erfolgen. „Derzeit testen wir noch das richtige Material für die Drähte des Sticksensors, das sowohl großen Windlasten standhalten als auch eine sehr gute Übertragung der Daten ermöglichen muss“, erläutert Meyhöfer. Im nächsten Jahr soll auch der Körperschallsensor bis zur Marktreife fertig entwickelt sein.

 

Quelle: Investieren in Sachsen-Anhalt