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Mittwoch, 24. April 2019
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Wissenschaft & Technik, Anwendungsbereiche

Regenerosion an Rotorblättern vorbeugen

Donnerstag, 21. Dezember 2017

Bei Geschwindigkeiten bis zu 350 km/h an den Flügelspitzen von Windenergieanlagen wirken Regentropfen wie Schmirgelpapier. Forscher entwickeln zuverlässige Prognosemodelle für Erosionsschäden, damit die Effektivität von Schutzmaßnahmen gesteigert werden kann.

Vergleich von Proben mit unterschiedlicher Beschichtung nach Regenerosionstest. Quelle: Jan Meier

Vergleich von Proben mit unterschiedlicher Beschichtung nach Regenerosionstest. Quelle: Jan Meier

Im Forschungsprojekt "Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Lebensdauer von Rotorblatt-Beschichtungen" – kurz BeLeb – führt das Fraunhofer IWES Prüfstandtests durch und gleicht diese mit Messdaten einer Langzeitstudie an ausgewählten Anlagen ab, an denen ein bestimmtes Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommt. Der Vergleich stellt sicher, dass der Prüfstand so realistische Bedingungen wie möglich erzeugt.

Schadensprognose verbessern

Im Regenerosionsprüfstand können Menge und Größe der Tropfen sowie Zeitpunkt und Häufigkeit ihres Aufschlags reguliert werden. Überdies soll ein Tropfeneinschlagsystem messen, wo genau die Tropfen aufprallen und welche Schädigungen sie verursachen. Mithilfe einer CFD-Simulation wird dazu der Prüfstand nachgebildet. Zur Schadensdokumentation im Mikrometer-Bereich werden ein laserbasiertes Inspektionssystem und eine Highspeed-Kamera eingesetzt. Die Entwicklung eines adäquaten Material- und Schadensmodells soll die Vorgänge auf Materialebene besser nachvollziehbar machen.

Inspektion verkürzt Prüfdauer

Durch den Einsatz eines laserbasierten, automatischen Inspektionssystems wird ein durchgängiger Prüfbetrieb möglich. Der Durchsatz der Materialproben steigt und verlässliche Ergebnisse können somit in kürzeren Prüfzeiten erzielt werden. "Heutige automatische Inspektionssysteme in Regenerosionsprüfständen erlauben keine detaillierte Schadensbewertung und stoßen daher bei der Ableitung von zuverlässigen Schädigungsmodellen an ihre Grenzen", so Benjamin Buchholz, Projektleiter am Fraunhofer IWES.

Mehr Wirtschaftlichkeit

Die Projektpartner Blade Care, DWT, Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (Koordinator) Fraunhofer IZFP, FreiLacke, Jadewind, Nordex, Ocean Breeze und Senvion wollen die Wirksamkeit bekannter Schutzmechanismen für Rotorblätter erhöhen und den Reparatur- und Wartungsaufwand reduzieren. Damit wäre ein wichtiger Schritt für mehr Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Windenergie getan. Die Bereitstellung von wirkungsvollem Regenerosionsschutz ist nicht nur für Betreiber und Wartungsfirmen, sondern auch für Zulieferer von Schutzsystemen sowie Hersteller von Matrixharzen und Gelcoats von hohem Interesse.

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