Geführter Ultraschall zur Überwachung von Windkraftanlagen
Windenergie wird in Windkraftanlagen erzeugt und ist derzeit der vielversprechendste erneuerbare Energieträger. Allerdings sind noch einige Hindernisse auszuräumen. So ist trotz modernster Verbundwerkstoffe die Ausfallquote bei den Rotorblättern wegen stark schwankender Lasten noch sehr hoch. Schäden an faserverstärkten Verbundwerkstoffen korrelieren nicht immer mit spezifischen mechanischen Eigenschaften, sodass herkömmliche zerstörungsfreie Prüfungen nicht ausreichen. Um das Problem zu lösen, haben Forscher nun ein autonomes Robotersystem entwickelt. Das EU-finanzierte Projekt AUTOWINSPEC(öffnet in neuem Fenster) (Automated mechanical property and fatigue life assessment of composite wind turbine blades in less than 4 hours) entwickelte eine zerstörungsfreie Prüftechnik, die mittels geführtem Ultraschall (acousto-ultrasonics, AU) zuverlässig den Zustand der Rotorblätter prüft. AU misst akustische Emissionen, die durch induzierte Spannungswellen generiert werden, und prüft gleichzeitig die Materialeigenschaften der Windradkomponenten per Ultraschall. Für die Bedienung des mit AU-Technik ausgerüsteten Kletterroboters ist keine spezielle Schulung erforderlich. Der ringförmige Roboter bewegt sich an Seilen nach oben und setzt sich mithilfe von Rädern auf die Turbinenschaufeln. Für die AU-Inspektion sind an der Außenseite der Räder Messwandler und Empfänger angebracht. Schätzungen von AUTOWINSPEC zufolge dauert die gesamte Prüfung damit weniger als vier Stunden. Schließlich wird mit modernster Signalanalyse und Mustererkennung der Zustand der Rotorblätter auf einer Karte dargestellt, die millimetergenau mechanische Schwachstellen aufzeigt, und es wird die verbleibende Lebensdauer der Blätter berechnet. Das AUTOWINSPEC-System könnte die Wartungskosten für Windkraftanlagen um 84 % und den Zeitaufwand um 50 % reduzieren. Gleichzeitig können Arbeitsunfälle am Seil wie auch Ausfallzeiten verringert werden. All dies wird dazu beitragen, dass die am Projekt beteiligte KMU ihre Wettbewerbsposition bei der Wartung europäischer Windkraftanlagen stärken können, einem Sektor, dessen Umsatz bis 2020 auf 42 Mrd. Euro geschätzt wird.
