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Projektinfos  – Energieforschung konkret

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© Wolfhard Scheer, Fraunhofer IWES
Kompetenzzentrum simuliert zwei Jahrzehnte auf hoher See
Projektinfo 15/2011
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Die Zeitmaschine für Rotorblätter

Rotorblätter von Windenergieanlagen müssen offshore Extrembelastungen standhalten. Dauerbelastung, Orkane und Stürme stellen Rotorblätter auf die Probe; 20 Jahre sollen sie diesen Turbulenzen trotzen. Im Kompetenzzentrum Rotorblatt in Bremerhaven werden Blätter bis zu 90 m Länge mechanisch getestet. Mit dem weltweit einzigartigen Kippblock lassen sich die gigantischen Flügel beim Kippen einspannen und um bis zu 30 m vertikal biegen. Blätter können so mit rund 180 t statisch belastet werden.

Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA) der Megawatt-Klasse werden immer größer. Im Offshore-Windpark alpha ventus vor der niedersächsischen Nordseeküste verfügen bereits die Hälfte der Anlagen über einen Rotordurchmesser von 126 m. Zum Vergleich: Die Spannweite des A 380, des größten Passagierflugzeugs der Welt, misst gerade 80 m. Rotorblätter sind großflächige, komplexe und gleichzeitig hochbeanspruchte Bauteile und müssen über Jahrzehnte enormen Belastungen standhalten und funktionstüchtig bleiben. Böen, Orkane und salzhaltige Luft strapazieren alle Bauteile. In der Schadenserkennung ist die visuelle Inspektion bislang gängige Praxis. Im Zwei-Jahres-Turnus werden Blätter unter die Lupe genommen. Dazu seilen sich Rotorblattprüfer an den nach unten gestellten Rotorblättern ab und klopfen diese auf mögliche Schwachstellen ab. Äußerliche Risse können sie so erkennen, innere Blattschäden per Klang ermitteln. Inspektionen sind – witterungsbedingt – auf See jedoch nur an wenigen Tagen im Jahr möglich.

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Um Dauerbelastungen im Schnelltest zu simulieren, wurde 2007 mit dem Bau des Kompetenzzentrums Rotorblatt des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) begonnen. In rund 4 bis 6 Monaten werden hier Oberflächen, kleinere Materialproben (Coupons) und Balken geprüft. Außerdem werden ganze Rotorblätter geprüft, um ihr Schwingungsverhalten (Biegefestigkeit) sowie die Belastungen zu testen. „Wir entwickeln außerdem Prüf- und Überwachungsmethoden, die dem Hersteller zeigen, wie sich sein Blatt unter realistischen Bedingungen verhält“, erklärt Dr. Arno van Wingerde, Leiter des Kompetenzzentrums Rotorblatt am Fraunhofer IWES. Im Kompetenzzentrum gibt es mehrere Balkenprüfstande, Material-Klimakammern und zwei Rotorblatttesthallen, in denen 70 m und 90 m lange Rotorblätter getestet werden können. Ein weltweit einmaliger, 1.000 t schwerer Einspann-Kippblock steht in der neuen großen Halle.

Im Rahmen des InnoBladeTeC-Projektes wurden die notwendigen Prüfstände für die Material-, Komponenten- und Rotorblattprüfungen entwickelt und aufgebaut. InnoBladeTeC steht für die „Entwicklung neuer Prüfmethodiken und Prüfstände für Rotorblätter und deren Komponenten als wesentlicher Bestandteil des Kompetenzzentrums Rotorblatt“. Der 70 m lange Rotorblattprüfstand ist seit 2007 in Betrieb. Der zweite Rotorblattprüfstand, für Blätter bis zu einer Länge von 90 m, ist seit Juni 2011 im Einsatz und bis Ende 2012 ausgebucht.

Wenn ein Schwertransporter an der Testhalle vorfährt, ist die Fracht fast immer ein verhülltes Rotorblatt. Nur die Form könnte den Blatt-Hersteller verraten. „Da die Testergebnisse streng geheim sind und das Blatt keine Schutzlackierung hat, wird es verpackt angeliefert“, verrät van Wingerde und ergänzt: „Von den Prüfungsergebnissen kann die Wissenschaft also nicht profitieren, sondern nur der Blatthersteller und wir beim Fraunhofer IWES.“

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Adressen

Kompetenzzentrum Rotorblatt
Fraunhofer IWES

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