Thermografie für Windkraft-Anlagen: Schäden rechtzeitig erkennen

Zu sehen ist eine Thermografie für Windkraft-Anlagen.Quelle: Scandat GmbH/BAM
Aus den räumlichen und zeitlichen Temperaturverläufen innerhalb des Bauteils kann der Experte verborgene Schäden erkennen.
Windräder müssen extremen Beanspruchungen standhalten. Schäden rechtzeitig zu erkennen, ist entscheidend, um größere Reparaturen oder Totalausfälle zu vermeiden. Die BAM entwickelt das Verfahren der passiven Thermografie für Windkraft-Anlagen weiter, um es rasch in die Anwendung zu bringen.

Besonders die Rotorblätter von Windkraft-Anlagen sind der Witterung, Blitzeinschlägen und auf hoher See dem Salzwasser des Meeres ausgesetzt. Innere Schäden wie beginnende Risse, Delaminationen des Kunststoffs oder sich lösende Verklebungen sind selbst aus nächster Nähe oft nicht zu erkennen. Zudem sind solche Inspektionen aufwändig und teuer. Zugleich sind sie aber unverzichtbar, um Schäden rechtzeitig zu erkennen und kostenintensive größere Reparaturen oder Totalausfälle zu vermeiden und den sicheren Betrieb der Anlagen zu gewährleisten. Um in Zukunft eine kostengünstige, praktikable und zugleich sichere Methode für Wartungen zu ermöglichen, hat die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) das Verfahren der passiven Thermografie für Windkraft-Anlagen adaptiert.

„Es basiert auf der Messung der Oberflächentemperaturen der Bauteile und nutzt zugleich die Sonneneinstrahlung und den natürlichen Temperaturverlauf über den Tag“, erklärt Rainer Krankenhagen, Experte für thermografische Verfahren an der BAM. „Mit einer Infrarotkamera werden dabei vom Boden oder aus der Luft die besonders beanspruchten Rotorblätter einer Windkraft-Anlage erfasst. Aus den räumlichen und zeitlichen Temperaturverläufen innerhalb des Bauteils können wir Informationen über verborgende Schäden oder strukturmechanische Eigenschaften ableiten.“

Messung nach einer frostigen Nacht

Dabei ist es entscheidend, zum Zeitpunkt maximaler Temperaturkontraste zu messen, um den an sich sehr schwachen Effekt zu detektieren: Etwa am sonnigen Morgen nach einer frostigen Nacht oder am Abend eines warmen Sommertages. Dabei ist es eine Herausforderung, den Einfluss äußerer Parameter wie wechselnde Sonneinstrahlung, natürliche Temperaturschwankungen durch Tageszeit oder Wind zu verstehen. Simulationen können hier helfen. „Wir wollen bei unseren numerischen Simulationen aktuelle Wetterdaten und Wettervorhersagen miteinbeziehen, um die Messungen noch aussagekräftiger machen“, so Krankenhagen.

Gleichzeitig verwenden die Wissenschaftler*innen das bereits von der BAM patentierte Verfahren der Differenzmessung: Die Temperaturverteilung wird dazu zeitgleich an allen drei sich drehenden Rotorblätter einer Windkraft-Anlage gemessen und anschließend miteinander verglichen. Differenzen in den Messungen weisen auf mögliche Schäden hin und ermöglichen ein rechtzeitiges Eingreifen.

In dem Projekt EvalTherm, das das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter dem Projektträger Forschungszentrum Jülich GmbH fördert, will man das Verfahren der passiven Thermografie für Windkraft-Anlagen perfektionieren und praxisreif machen.

Weitere Informationen zu EvalTherm finden sind unter dem nebenstehenden Link zu finden.

3.5.2021 | Quelle: BAM | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH

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