Regenschutz für Rotorblätter
Kleine Tropfen, große Wirkung: Regen kann auf Dauer die Oberflächen von
Rotorblättern beschädigen, die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit
von Windenergieanlagen können sinken, vor allem auf See. Durch die
Entwicklung innovativer Reparaturlösungen wollen Wissenschaftler:innen aus
Mitgliedseinrichtungen der U Bremen Research Alliance die Lebensdauer der
Rotorblätter verlängern.
Man kann sich den Prüfstand im Technikum des Fraunhofer-Instituts für
Windenergiesysteme IWES in Bremerhaven wie eine große Duschkammer
vorstellen. Nur kommt das Wasser statt aus einem Duschkopf aus mehr als
1.300 nadelförmigen Düsen. Am Boden des Prüfstands ist eine bewegliche
Platte befestigt, die beim Rotieren an der äußeren Kante eine
Geschwindigkeit von bis zu 550 Stundenkilometern erreichen kann. An ihm
können spezielle Prüfkörper befestigt werden, die in den Versuchen für die
Rotorblätter stehen. Auf sie treffen, wie in der Natur, die Wassertropfen.
Die Intensität des Regens ist regulierbar. Seine Auswirkung ermittelt ein
laserbasiertes Inspektionssystem, das automatisch die Oberfläche scannt
und kleinste Veränderungen dokumentiert.
Der Regenerosionsprüfstand am IWES simuliert im Zeitraffer die
Belastungen, denen die Oberflächen von Rotorblättern im Betrieb ausgesetzt
sind. Und diese sind erheblich, insbesondere an den Rotorblattvorderkanten
und an den Rotorblattspitzen. Durch die Rotordrehung bewegen sich die
Rotorblattspitzen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 350
Stundenkilometern. Mit großer Wucht prallen die Tropfen auf die
Oberflächen und rauen diese auf, die Sonneneinstrahlung und die Salze auf
See tun das Ihrige. Das Material ermüdet, Erosionsschäden können
entstehen, die durch die Zunahme der Oberflächenrauheit zu einer
Beeinträchtigung der Aerodynamik der Blätter führen und selbst bei
minimalem Materialabtrag die Leistung der Anlage reduzieren können.
„Die Entwicklung von zuverlässigen, langzeitbeständigen und einfach
anzubringenden Reparaturlösungen hat für die Leistungsfähigkeit und
Wirtschaftlichkeit der Offshore-Anlagen eine hohe Bedeutung“, sagt Sascha
Buchbach, Gruppenleiter Lackprüfungen und Anwendungstechnik am Fraunhofer-
Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in
Bremen, wie das Fraunhofer IWES eine Mitgliedseinrichtung der U Bremen
Research Alliance. Neue Reparaturkonzepte und Produkte zum besseren Schutz
der Blattvorderkanten zu entwickeln, ist das Ziel von MARiLEP, dem
„Verbundprojekt für Material und Reparaturinnovationen für Offshore
Leading-Edge-Protection Systeme“.
Am Fraunhofer IFAM wird in den zahlreichen Materiallaboren die Basis für
die Nutzung von neuen Werkstoffen in der Windenergie geschaffen. Hier
werden Werkstoffkennwerte ermittelt, das thermische Werkstoffverhalten
analysiert und Alterungsmechanismen untersucht. Die gewonnenen
Erkenntnisse fließen in die Schadensanalyse ein und sind insbesondere für
die Entwicklung zukünftiger Materialien wertvoll.
Beide Institute, Fraunhofer IWES und Fraunhofer IFAM, kooperieren nicht
nur bei MARiLEP. Während das IFAM darauf spezialisiert ist, neue
Materialien zu entwickeln, besteht die Expertise des IWES in der
Entwicklung und Validierung von Testverfahren.
Ein spannender Beitrag zu dem am Wissenschaftsstandort Bremen entwickelten
Regenschutz für Rotorblätter von den Forschenden aus U Bremen Research
Alliance Mitgliedseinrichtungen ist kürzlich im Wissenschafts-Magazin
„Impact“ der U Bremen Research Alliance erschienen und kann auf der
nachstehenden Internetseite abgerufen werden:
https://www.bremen-research.de
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