Maßgeschneiderte Lösungen für die zerstörungsfreie Prüfung von Beschichtungen für Rotorblätter von Windkraftanlagen
Die kritischste Komponente einer Windturbine sind die Rotorblätter, die durch eine Beschichtung mit mehreren Lagen aus teuren, fortgeschrittenen Werkstoffen geschützt sind. Die Inspektion und Reparatur von Rotorblatt-Beschichtungen von Windturbinen vor Ort ist kostspielig, insbesondere in Offshore-Umgebungen. Es ist daher entscheidend, die Qualität jedes einzelnen Rotorblattes zu gewährleisten und Beschichtungsfehler vor der Installation zu erkennen, um diese Kosten zu senken und vorzeitige Ausfälle und unerwünschte Stillstandzeiten zu verhindern. Die Qualitätskontrolle der Rotorblattbeschichtungen erfolgt traditionell durch visuelle Inspektion und ist auf die Außenschicht begrenzt. Wenn eine Qualitätskontrolle der Innenschichten erforderlich ist, wird auf eine zerstörende Analyse zurückgegriffen. Diese Beschränkungen in der Windkraftindustrie bestehen auch in anderen Sektoren wie u. a. Automobil, Luft- und Raumfahrt, Photovoltaik, Graphen. Das EU-finanzierte Projekt NOTUS ging diese Herausforderungen durch die Entwicklung des ersten kontaktfreien Werkzeugs zur zerstörungsfreien Werkstoffinspektion an, das speziell für Windturbinen entwickelt wurde. „NOTUS basiert auf der Terahertz-Technologie und ist das bisher einzige kontakt- und zerstörungsfreie Werkzeug, das in der Lage ist, zwischen den unterschiedlichen Beschichtungslagen zu unterscheiden und nicht nur ihre Dicke zu messen, sondern auch andere entscheidende Parameter wie Haftung, Fehler, Luftspalten, Rauigkeit usw.“, sagt Eduardo Azanza, Projektkoordinator und Geschäftsführer des spanischen KMU das-Nano.
Eine sichere Lösung
Terahertzwellen, auch bezeichnet als T-Wellen, entsprechen dem Frequenzbereich von 0,1 bis 10 THz. Sie liegen im nichtionisierenden Teil des elektromagnetischen Spektrums und sind somit für den Menschen unschädlich. Mit einer hervorragenden Auflösung von bis zu 1 μm und einer hohen Eindringtiefe im Bereich von mehreren Zentimetern eignen sich diese Wellen daher zur Inspektion nicht nur von metallischem, sondern von jeder Art von Werkstoff. das-Nano wendete diese Technologie auf die Konzeption und Fertigung von individualisierten Lösungen für unterschiedliche Phasen des Lebenszyklus von Windrotorblättern und anderen Produkten mit funktioneller Beschichtung an, wie im Video zu sehen ist. Azanza dazu: „Die verschiedenen NOTUS-Modelle lösen unterschiedliche Industrieprobleme und verbessern die Effizienz der Fertigungs- und Betriebsprozesse, sodass der Werkstoff- und Energieaufwand gesenkt wird.“
Anwendungen in der Automobilbranche
Die Forscher entwickelten drei unterschiedliche Modelle zur Anpassung an drei verschiedene Phasen des Rotorblatt-Lebenszyklus. Das erste Modell, NOTUS-lab, ermöglicht es Forschenden und Entwickler/innen, Rotorblattbeschichtungen, neue Werkstoffe und Fertigungsprozesse schnell und unkompliziert zu prüfen. Das zweite Modell, NOTUS-factory, richtet sich an die betrieblichen und verwaltungstechnischen Anforderungen in Fertigungsanlagen für die Durchführung von gründlichen, zerstörungsfreien Qualitätskontrolltests. Mit dem Dritten im Bunde, NOTUS-field, können Unternehmen, die Windturbinen herstellen bzw. betreiben, die Alterung der Rotorblattbeschichtungen vorhersagen, ihre Lebensdauer einschätzen und Instandhaltungs- und Qualitätskontrollprüfungen planen. Es lässt sich außerdem an die Extrembedingungen unterschiedlicher Umgebungen anpassen, wie etwa Windparks in Berglage oder vor der Küste. „Das NOTUS-Inspektionssystem hat bei den Betriebs- und Instandhaltungskosten von Windparkbetreibenden ein jährliches wirtschaftliches Einsparungspotenzial von 10 % gezeigt“, merkt Azanza. Das NOTUS-Terahertzwellen-Inspektionssystem wird für die Herstellung und den Betrieb von Windturbinen-Rotorblättern von Nutzen sein. Zudem wird es dank der Kosten- und Werkstoffeinsparungen dazu beitragen, dass Europa seine Position als Weltmarktführer in der Automobilbranche sichern kann (siehe Video). „Letztlich profitieren wir alle von NOTUS, da es eine effizientere Windenergieerzeugung und damit eine grünere und nachhaltigere Welt ermöglicht“, so Azanza abschließend.
Schlüsselbegriffe
NOTUS, Beschichtung, Inspektion, Prüfung, Windturbinen-Rotorblatt, Terahertz, kontaktfrei, zerstörungsfrei, Automobilindustrie
