Stiftung Offshore Windenergie

Raue Bedingungen auf hoher See

In der deutschen Nord- und Ostsee drehen sich aktuell ungefähr 1.500 Offshore-Windenergieanlagen zur Stromerzeugung (Stand 2022) und es werden in den kommenden Jahren stetig mehr. Auf See können Windenergieanlagen größer gebaut werden als an Land, was wiederum mehr Energieertrag bedeutet. Wie viel Energie eine Windenergieanlage produziert, bestimmt aber nicht allein die Größe der Anlage oder die Geschwindigkeit des Windes, sondern auch der Zustand der Rotorblätter ist entscheidend. Die Anlagen sind auf dem Meer insgesamt raueren Umweltbedingungen ausgesetzt, sodass Verschmutzungen, Beschädigungen oder geometrische Ungenauigkeiten an den Rotorblättern zu einer erheblichen Ertragseinbuße, aber auch zu einem Sicherheitsproblem führen können, wenn dadurch verursachte Vibrationen oder Unwuchten am Rotorblatt und auf die gesamte Anlage wirken. In kleinerem Maßstab beeinflussen diese Effekte auch Windenergieanlagen an Land, so dass hier von einem allgemeinen Problem gesprochen werden kann. Allerdings erhöht sich die Problematik im Offshore-Bereich durch die rauen Umweltbedingungen auf See, sodass der Zugang zu den Anlagen sehr eingeschränkt und aufwendig ist.  

Voll automatisierte Inspektion dank neuster Technik

Für eine Inspektion der Rotorblätter müssen die Anlagen nach aktuellem Stand angehalten werden, was Ertragseinbußen zur Folge hat. Um den aerodynamischen Zustand von Rotorblättern festzustellen, kommen derzeit Industriekletterer zum Einsatz, wobei Schiffe und/oder Helikopter für den Zugang zu den Anlagen benötigt werden.

Das Projekt AutoFlow beschäftigt sich daher mit der Fragestellung, wie der Rotorblattzustand während des Anlagenbetriebs aufgenommen und bewertet werden kann. Dabei kommt ein multisensoriell ausgestattetes Flugsystem zum Einsatz, das sowohl thermografische als auch laserbasierte Messungen durchführen kann. Eine Unterbrechung des Betriebes der Anlagen ist hierzu nicht notwendig, wodurch Ertragsverluste vermieden werden. Das Messsystem selbst besteht aus einer Thermografie-Kamera, einer visuellen Kamera und einem Laserscanner. So ausgestattet soll das unbemannte Flugsystem in der Lage sein, vollkommen automatisiert die Messungen an allen nahegelegenen Windenergieanlagen durchzuführen. Das hierbei eingesetzte thermografische Messverfahren zur Strömungsanalyse an Rotorblättern ist im Windkanal eine seit Jahrzehnten etablierte Methode zur Visu­ali­sierung des Grenzschichtzustandes. Dabei lassen sich die Position der laminar-turbulenten Transition so­wie Bereiche mit laminaren oder turbulenten Strö­m­ungsablösungen visua­li­sieren Abbildung. Mithilfe einer zusätzlichen Landekamera werden vollautomatische Start- und Landemanöver bspw. auf einem Service-Schiff möglich sein. Durch das im Projekt AutoFlow entwickelte Messverfahren könnten Rotorblattinspektion in naher Zukunft ganz ohne Ertragseinbußen durch das Anhalten der Anlagen oder den aufwendigen Einsatz von Industriekletterern inkl. aufkommenden Schiffs- und Flugverkehr auskommen.

Projektzeitraum und Förderung