BR-8-Roboter inspiziert und repariert Rotorblätter von Windrädern
Die Windenergie ist weiterhin der Motor der Energiewende. Im Jahr 2020 wird die installierte Gesamtkapazität der Windenergie 458 TW erreichen, was 16 % des Strombedarfs entspricht, und die Kapazität wird jedes Jahr erweitert. Auch die Windkraftanlagen werden immer größer und höher, um die aerodynamische Effizienz zu erhöhen und mehr Energie zu erzeugen. Das Streben nach größeren Strukturen zieht jedoch auch einige Herausforderungen nach sich. „Je länger das Rotorblatt ist, desto größer ist die Spitzengeschwindigkeit – und desto höher ist die Erosionsrate an den Vorderkanten“, erklärt Mariann Padkaer, Koordinatorin des EU-finanzierten Projekts WindTRRo. Die Erosion der Vorderkante ist eine der Hauptursachen für den Verschleiß der Rotorblätter von Windkraftanlagen. Wenn die Rotorblätter Partikeln in der Luft, Sand, Regentropfen und Eis ausgesetzt sind, können kleine Risse in der Vorderkante entstehen, die die Beschichtung zerstören und die aerodynamische Effizienz verringern. Die Wirkung dieser festen und flüssigen Partikel mag unglaublich klingen, aber die Schaufelspitze kann sich mit über 200 km/h drehen. „Erodierte Kanten verringern die erzeugte Leistung und schwächen auf Dauer die Grundstruktur des Rotorblatts. Die regelmäßige Wartung der Rotorblätter von Windkraftanlagen ist entscheidend für deren optimalen Betrieb“, erklärt Padkaer.
Eine sicherere und kostengünstigere Alternative
Reparaturarbeiten werden derzeit von speziell ausgebildeten technischen Fachkräften mit Seilzugang durchgeführt, die außerhalb der Gondel der Windkraftanlage hängen – ein äußerst riskantes und teures Unterfangen. Rope Robotics stellte den BR-8-Roboter vor, der diese gefährliche und kostspielige Arbeit übernimmt. Dieser Roboter kann die Wartung und Reparatur der Rotorblätter von Windkraftanlagen in einem viel größeren Wetterfenster als bei herkömmlichen Methoden zuverlässig durchführen. „Bei der Reparatur eines Rotorblatts geht es darum, seine Aerodynamik wiederherzustellen“, erklärt Padkaer. Wenn der Roboter angehoben und richtig eingestellt ist, wird das Ausmaß der Beschädigung dokumentiert und das erforderliche Reparaturverfahren festgelegt. Die Software sorgt für die korrekte Planung und Ausführung der Reparaturen in optimaler Geschwindigkeit. Der BR-8 wechselt zwischen verschiedenen Werkzeugen, die er an seiner Rückseite trägt, um unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. „Der Roboter führt alle erforderlichen Reparaturvorgänge durch, wie Schleifen, Reinigen und Auftragen einer neuen Beschichtung auf die Oberfläche. Dieser letzte Schritt wird auch als Vorderkantenschutz bezeichnet, der dazu beiträgt, die Form des Rotorblatts wiederherzustellen“, fügt Padkaer hinzu. Das Schleifen ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des Rotorblatts rau genug ist, damit die Farbe darauf haften kann. Die Oberfläche wird mit Isopropylalkohol gereinigt, um Staub-, Fett- und Wasserreste zu entfernen. Um die Reparaturzeit weiter zu verkürzen, wurde eine neue, hochmoderne Beschichtung entwickelt, bei der Spachtelmasse und Farbe in einem einzigen Schritt aufgetragen werden. Jeder Schritt des Vorgangs wird sorgfältig dokumentiert.
Ein selbständiger Roboter
Der BR-8-Roboter wird ferngesteuert – die einzige mit ihm verbundene manuelle Arbeit ist ziemlich einfach: Anbringen der Seile, Anschließen des Roboters und „Drücken des Startknopfes“, um den Roboter auf das Rotorblatt zu bringen, und später die Durchführung einer Qualitätskontrolle der bereitgestellten gescannten Bilder. „Um den Roboter ohne menschliches Zutun bedienen zu können, haben wir ihm beigebracht, wie er den Abstand und den Winkel zwischen sich und der Vorderkante des Rotorblatts messen kann. Mithilfe klassischer Methoden des maschinellen Sehens konnten wir eine nahezu perfekte Abstandsvorhersage erreichen und gleichzeitig die manuelle Neupositionierung des Rotorblatts überflüssig machen“, erklärt Padkaer. Robe Robotics hat die Automatisierung und Benutzerfreundlichkeit von Robotern für die Wartung von Windkraftanlagen erheblich verbessert. Außerdem wurde die gesamte Betriebseinrichtung festgelegt, einschließlich der Sicherheits- und Schulungsverfahren, die Zusatzausrüstung integriert und die Marketing- und Kommunikationsaktivitäten auf die Vermarktung der Technologie ausgerichtet. „Unser BR-8-Roboter setzt neue Maßstäbe für hochmoderne Reparatur- und Inspektionsdienstleistungen für Rotorblätter in der gesamten Windturbinenindustrie“, so Padkaer abschließend.
Schlüsselbegriffe
WindTRRo, Roboter, Reparatur, Windturbinen-Rotorblatt, Beschichtung, Vorderkantenerosion, Schleifen
