Windkraft: Wie ein autonomer Roboter Risse in Rotorblättern aufspürt
Ein autonomer Roboter aus Deutschland soll Schäden in Rotorblättern finden, bevor sie teuer werden.
Der Roboter im Innenraum eines Rotorblatts.
Foto: EduArt Robotik
Rund 32.000 Windkraftanlagen stehen heute in Deutschland. Ihre Gesamtkapazität beträgt knapp 78 GW, fast doppelt so viel wie vor zehn Jahren und genug für rund ein Drittel des deutschen Stroms. Doch mehr Anlagen bedeuten auch mehr Wartung. Die größte Herausforderung dabei sind die Rotorblätter.
Viele Schäden entstehen tief im Inneren der Verbundstruktur, wo sie für herkömmliche Inspektionsverfahren unsichtbar sind. Ist ein Defekt erst an der Oberfläche angekommen, wird es teuer. Eine Projektgruppe aus Deutschland hat deshalb einen autonomen Roboter entwickelt, der Rotorblätter von innen inspizieren soll. Nun sind erste Details bekannt.
Inhaltsverzeichnis
Warum Rotorblätter so anfällig sind
Typische Rotorblätter bestehen aus Faserverbundwerkstoffen und müssen Stürme, Blitzschläge und Millionen Lastwechsel aushalten. Zudem werden sie immer größer: Offshore erreichen sie inzwischen Längen von über 100 Metern.
Das Risiko einer Beschädigung ist daher hoch. Entsprechend groß ist der Bedarf an regelmäßigen Inspektionen. Dabei kommen oft Industriekletterer zum Einsatz, die an Seilen um das Blatt klettern, oder Drohnen, die es von außen abfliegen. Doch beide erfassen nur die Oberfläche. Kritische Schäden wie Delamination, Risse in der Verklebung zwischen den Blatthälften oder Ermüdung der Traggurte entstehen aber nur im Inneren der Faserverbundstruktur, oft lange bevor sie außen sichtbar werden.
Für eine Inneninspektion müssen sich Prüferinnen und Prüfer in das Rotorblatt hineinbegeben. Der Zugang ist eng, die Arbeit in bis zu 240 m Höhe körperlich anspruchsvoll und riskant. Während der Inspektion wird das Blatt senkrecht arretiert und die Anlage steht still; bei Offshore-Turbinen kostet das schnell Hunderte oder gar Tausende Euro pro Tag.
Was ein Austausch kostet
Ein einzelnes Rotorblatt mit 60 m Länge kostet laut dem Fraunhofer-Institut für Windenergie rund 200.000 €. Bei großen Offshore-Anlagen mit Blättern über 100 m Länge können es mehrere Millionen Euro pro Blatt sein. Hinzu kommen die Kosten für Kranmobilisierung, Spezialschiffe und Logistik. Ein vollständiger Offshore-Blatttausch kann so schnell eine halbe Million Dollar und mehr verschlingen.
So funktioniert der Inspektionsroboter
Der in dem Ende 2025 gestarteten Verbundprojekt InInspekt entwickelte Roboter soll diese Kosten drastisch senken, indem er Schäden im Blattinneren frühzeitig erkennt. Die beteiligten Unternehmen und Institute – neben der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) sind es die Uni Würzburg, die EduArt Robotik GmbH und der KI-Entwickler Latoda – konzipieren ihn als mobile Plattform, die sich autonom durch den Blattinnenraum bewegt. In einer Pressemitteilung vom 24. März beschrieb die BAM die Details.
Für die Orientierung nutzt der Roboter LiDAR – ein laserbasiertes Mess- und Fernerkundungssystem, das auch beim autonomen Fahren zum Einsatz kommt. Es ermöglicht eine millimetergenaue Vermessung der inneren Strukturen und die exakte Lokalisierung von Schäden. Zusätzlich arbeitet das System mit Thermografie: Der Roboter erwärmt die Faserverbundstruktur mit einer eigenen Wärmequelle und macht so auch Defekte sichtbar, die tief im Innern liegen und von außen nicht erkennbar sind. Hochauflösende Kameras ergänzen die Sensorik für oberflächennahe Fehlstellen.
Die Universität Würzburg machte schon am 17. März Angaben zu ihrem Design des Messsystems. Es basiert auf dem Prinzip der Stereo-Photogrammetrie: Ein Projektor wirft ein Muster auf die Blattinnenseite, zwei Messkameras erfassen den Bereich. So entsteht eine 3D-Punktwolke, die jeden Quadratmeter des Blatts detailliert abbildet und Schäden millimetergenau dokumentiert.
Eine KI zur Datenauswertung
Die Datenmenge, die der Roboter pro Inspektion erzeugt, ist für eine manuelle Auswertung zu groß. Deshalb entwickelt das Marburger Start-up Latoda eine KI-gestützte Bilderkennung. Sie soll Auffälligkeiten automatisch zuordnen, Schäden klassifizieren und die Ergebnisse anschaulich darstellen. Durch eine Fusion der Sensordaten aus LiDAR, Thermografie und Kameras in Echtzeit soll eine Live-Auswertung möglich sein.
„Das System liefert über Jahre hinweg eine konstante Messqualität und damit die Grundlage für präzise Prognosen zur Lebensdauer einer Anlage und zum optimalen nächsten Wartungszeitpunkt“, erklärt BAM-Experte Michael Stamm vom Kompetenzzentrum Wind@BAM. Die BAM bringt nach eigenen Angaben ihre „Expertise in der zerstörungsfreien Prüfung“ ein und will sich auf die Analyse der Wärmebilddaten fokussieren.
Reise zum Mittelpunkt des Rotorblatts
Ein modernes Rotorblatt besteht aus zwei Halbschalen, die an der Vorder- und Hinterkante miteinander verklebt sind. Gefertigt werden sie in einer „Sandwichbauweise“: Faserverbundschichten umschließen einen leichten Kern.
Längs durch das Blatt laufen tragende Gurte aus bis zu 60 Schichten unidirektionaler Fasergelege. Zusammen mit den senkrecht dazu stehenden Stegen bilden sie einen biegesteifen Holm, der die tragende Struktur des Blatts ausmacht.
Im Inneren existiert also eine Mischung aus Holmen, Stegen, Verklebungen und engen Hohlräumen. Für einen Roboter stellt dieses Terrain laut den Projektpartnern hohe Anforderungen an die Navigation per LiDAR.
Wann kommt der Roboter zum Einsatz?
Das Verbundprojekt läuft Ende 2027 aus. Noch handelt es sich um ein Forschungsprojekt, das von einem marktfertigen Produkt relativ weit entfernt ist. Doch „das Verbundprojekt und der daraus entstehende Roboter werden dazu beitragen, die Lebensdauer der Rotorblätter von Windrädern zu verlängern und die Wartungskosten zu reduzieren“, ist sich Professor Andreas Nüchter sicher, Leiter des Lehrstuhls für Robotik an der Universität Würzburg. Die Methode solle perspektivisch als neuer Prüfstandard etabliert werden.
Ergänzend dazu arbeitet die BAM an einem Verfahren zur Außeninspektion per bodengestützter Wärmebildkamera. Auf der Hannover Messe vom 20. bis 24. April 2026 will die Bundesanstalt mit ihrem Kompetenzzentrum Wind@BAM beide Ansätze vorstellen.
Angesichts der schnell wachsenden Windkraftleistung in Deutschland könnte der Inspektionsroboter eher früher kommen als später. Bis 2030 soll die Leistung hierzulande auf mindestens 145 GW steigen, 30 davon auf See. Das wäre fast eine Verdopplung gegenüber heute. Ende 2025 befanden sich über 50 GW an geplanter Windleistung in der Genehmigungs- oder Realisierungsphase. Jede dieser Anlagen wird Rotorblätter haben, die regelmäßig inspiziert werden müssen.
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