Erneuerbare Energien 25.11.2022, 08:29 Uhr

Unbemannte Flugsysteme sorgen für mehr Ertrag bei Windkraftanlagen

Noch vor kurzem gab es eine große Diskussion bezüglich der nicht genügenden Auslastung der deutschen Windkraftanlagen. Einer der Gründe, warum die Turbinen nicht durchgehend Energie produzieren, ist der Stillstand der Windkraftanlagen wegen Wartungsarbeiten. Nun kann sich das ändern: mit dem Flugsystem AutoFlow.

Windkraftanlagen im Meer

Die Wissenschaftler erforschen, wie der Rotorblattzustand bereits während des Anlagenbetriebs aufgenommen und bewertet werden kann.

Foto: PantherMedia / shkyo30

Wissenschaftler des Instituts für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) an der Universität Bremen und der RWTH Aachen sowie deren Partner aus der Industrie arbeiten an einem unbemannten Flugsystem, das die voll automatisierte Inspektion dank neuster Technik ermöglicht. Das Flugsystem AutoFlow soll die Zeit, in der die Windkraftanlagen während der Inspektion stillstehen, deutlich reduzieren, weil dadurch keine Unterbrechung des Betriebes der Anlagen mehr notwendig ist. Und das heißt: Windenergieanlagen produzieren mehr Strom als bislang.

Nach Angaben der Stiftung Offshore Windenergie drehen sich in der deutschen Nord- und Ostsee aktuell ungefähr 1.500 Offshore-Windenergieanlagen, die dort Strom erzeugen. Es werden permanent weitere gebaut. Diese Anlagen auf dem Meer sind ständig den raueren Witterungsbedingungen ausgesetzt. Das heißt: Verschmutzungen, Beschädigungen oder geometrische Ungenauigkeiten an den Rotorblättern können zu einer erheblichen Ertragseinbuße führen. All das kann sich auf die Funktion der Anlagen auswirken.

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Der Zustand der Rotorblatter ist für den Ertrag besonders ausschlaggebend

Wieviel Energie eine Anlage produzieren kann, hängt nicht nur von Wetterverhältnissen und der geographischen Lage der Windkraftanlagen ab. Vieles hängt vom Zustand der Rotorblätter ab. Denn werden diese Rotorblätter gewartet, muss die ganze Anlage stillstehen, bzw. außer Betrieb genommen werden. Nur so kann eine sorgfältige Zustandsbewertung erfolgen. „Das führt natürlich zu hohen Stillstandskosten bei der Wartung“, erklärt Friederike Jensen vom Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) an der Universität Bremen.
Die Wissenschaftler möchten mit diesem Projekt erforschen, wie der Rotorblattzustand bereits während des Anlagenbetriebs aufgenommen und bewertet werden kann.

Thermografische und laserbasierte Messungen durch Flugsystem AutoFlow

Das automatisierte Flugsystem für On- und Offshore-Messungen wird mit zahlreichen Sensoren ausgestattet und kann „on the fly“ sowohl thermografische als auch laserbasierte Messungen an Windenergieanlagen durchführen. Das Messsystem hat eine Thermografie-Kamera, eine visuelle Kamera und einen Laserscanner.

„Erstmals kommen nun mit zahlreichen Sensoren ausgestattete Flugsysteme zum Einsatz, die sowohl thermografische als auch laserbasierte Messungen durchführen können“, erklärt Jensen den neuen Ansatz. „Durch die Erfahrungen und Ergebnisse in diesem Projekt erhoffen wir uns nicht nur eine deutliche Einsparung der Wartungskosten für die Anlagenbetreiber, sondern auch eine höhere Betriebssicherheit – weil wir mögliche Schäden frühzeitig erkennen und beheben können“, fügte sie hinzu.

Übertragung der Daten in Echtzeit

Das unbemannte Flugsystem wird aus der Ferne gesteuert und kann die Messungen vollkommen automatisiert an nahegelegenen Windenergieanlagen durchführen. Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung des automatisierten Flugsystems seien nach Angaben von Tim Reuscher, Abteilungsleiter Mobilität am Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen, die rauen Umweltbedingungen im Offshore-Bereich. Die von den Flugsystemen gewonnenen Daten werden in Echtzeit übertragen und ausgewertet. So können die Verantwortlichen direkt vor Ort einen schnellen ersten Überblick über den Zustand der Anlage erhalten und eine Entscheidung treffen, welche Bereiche der Anlage gegebenfalls gesondert untersucht werden sollen.

Das Projekt wird mit 1,8 Millionen Euro gefördert

BIMAQ ist für die auf dem Flugsystem zu installierende Messtechnik verantwortlich.
Das Flugsystem und der Hangar müssen für raue Offshore-Bedingungen vor den Küsten geeignet sein. Für diese Entwicklungen ist die Copting GmbH zuständig. Für Software – die Oecon GmbH.

Das Flugsystem AutoFlow erfodert keine Unterbrechung<br />des Betriebes der Anlagen für die Wartungsarbeiten.<br />Foto: Projekt AutoFlow

Das Flugsystem AutoFlow erfodert keine Unterbrechung
des Betriebes der Anlagen für die Wartungsarbeiten.

Foto: Projekt AutoFlow

Das Institut für Regelungstechnik (IRT) der RWTH Aachen ist für die Entwicklung der Regelung des Flugsystems, dessen Flugbahnen und die Regelung der Messroutinen während des Flugs verantwortlich.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz hat das Projekt mit 1,8 Millionen Euro gefördert.
Die Stiftung Offshore Windenergie und der deutsche „WindGuard“ begleiten die Forscher hinsichtlich der Definition der (Mess-)Anforderungen sowie der Validierung des flugbasierten Messsystems.

 

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Content-Managerin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

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