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Materialversagen bei tiefliegenden Wasserturbinen aufspüren

Wasserturbinen wandeln die Energie des Tidenhubs in Elektrizität um, so wie Windturbinen die Energie des Windes. Wissenschaftler haben ein kontinuierliches Strukturüberwachungssystem entwickelt, um Defekte zu erkennen, bevor eine Turbine ausfällt.
Materialversagen bei tiefliegenden Wasserturbinen aufspüren
Eine der zahlreichen Quellen für erneuerbare Energie, die zum Vermindern der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen genutzt werden kann, ist der Tidenhub. Wasserturbinen, die sich tief auf dem Meeresboden befinden, verfügen über rotierende Schaufeln, die denen von Windturbinen ähneln. Sie wandeln die mechanische Energie aus den Gezeitenströmungen in elektrische Energie um. Automatisiertes Structural Health Monitoring (SHM, etwa "Zustandsüberwachung von Strukturen") der Turbinenschaufelintegrität würde Wartungszeiten und Betriebskosten zusammen mit den Gefahren für das Prüfpersonal reduzieren. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Development of a condition monitoring system for tidal stream generator structures" (TIDALSENSE) konnten ein solches System mithilfe einer neuartigen Technologie namens Langstrecken-Ultraschallprüfung (LRUT, long-range ultrasonic testing) bereitstellen.

Das LRU-Sensorarray von TIDALSENSE erzeugt und erkennt LRU-Signale sowie sich ausbreitende akustische, elastische Wellen von externen Perturbationen, wodurch das System besonders flexibel hinsichtlich potenzieller Anwendungen wird. Es erkennt Veränderungen in der Beschaffenheit von Ultraschallwellen, die wiederum auf Materialveränderungen in den Strukturen hinweisen. Die exakte Fehleridentifizierung und -einordnung wurde ermöglicht durch die Integration einer signalkonditionierenden Software zur Verbesserung der Empfindlichkeit und eines Systems für automatisierte Fehlererkennung (ADD, automated defect detection). Drahtlose Kommunikationstechnologie überträgt Daten von der Schaufel in das Kontrollzentrum. Die Wissenschaftler entwickelten auch eine Datenverwaltungs- und -visualisierungssoftware, die für die Signalanalyse, die Abbildung der Ergebnisse und das Erstellen von Berichten zuständig ist.

Feldversuche an einer Schaufelattrappe bestätigten die wirksame und zuverlässige Detektion struktureller Defekte bei Turbinenschaufeln von Gezeitenkraftwerken. Schnelle und einfache Inspektion von Verbundbauteilen unter Wasser könnte auch bei anderen maritimen Strukturen Anwendung finden. Letztendlich wird erwartet, dass eine großflächigere Implementierung der Energieerzeugung aus dem Tidenhub wichtige Auswirkungen die Energieversorgungskosten und die Umwelt haben wird.

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