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22.03.2017
Fehlererkennung im Innern von Rotorblättern (Heinz Schmitz)

Die Havarien bei Windkraftanlagen mehren sich: abgebrochene Rotorblätter, umgeknickte Windräder. Die Diskussion um die Sicherheit von Windkraftanlagen ist in vollem Gange. Um weitere Unfälle zu vermeiden, entwickeln Wissenschaftler ein (teil-) automatisches Erfassungs- und Auswertungsmodul zur Identifikation von Fehlern im Inneren der Rotorblätter.

Windkraftanlagen sind extremen Wetterbedingungen ausgesetzt: Regen, Schnee und Hagel, Kälte und Hitze. Hinzu kommt, dass die ersten Windkraftanlagen seit vielen Jahren stehen. Das Material ist also stark beansprucht und es kommt zu Schäden an den Rotorblättern. Im Extremfall heißt das: es sind bereits Teile des Blattes abgebrochen und zu Boden gefallen. Das haben auch regelmäßige Inspektionen durch „Inaugenscheinnahme“ nicht verhindern können. Bei diesen Inspektionen seilen sich einmal jährlich Höhenkletterer ab, prüfen die Oberfläche der Rotorblätter durch Abklopfen und schließen aus Unregelmäßigkeiten der Geräusche auf innere Schäden. Ein unsicheres und kostspieliges Verfahren. Steht die gesamte Anlage doch für zwei, drei Tage still.

Thermografische Analyse
Bessere Ergebnisse erzielt die thermografische Analyse der Materialstruktur. Erste Ansätze hierzu sind von verschiedenen Anbietern getestet worden, ohne dass die Ergebnisse zufriedenstellend sind. Eine Oberflächenanalyse lässt keine Rückschlüsse auf Probleme im Inneren des Flügels zu. „Hier setzt unser Projekt an“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Uwe Handmann. „Gemeinsam mit drei wissenschaftlichen Mitarbeitern und dem Wirtschaftspartner iQbis wollen wir Möglichkeiten ausloten, um die Innenstruktur mithilfe thermografischer Aufnahmen sicher zu interpretieren und eine technische Lösung entwickeln, um Problemstellen frühzeitig zu identifizieren. Ziel ist eine sichere und wirtschaftlich vertretbare Verarbeitung der dabei entstehenden Daten.“

Im Klartext heißt das: Handmanns Mitarbeiter testen mit iQbis ihr Verfahren in einem Windpark in Nordrhein-Westfalen. Dort stehen für einige Stunden die Windräder still. Eine Drohne, an der eine Wärmebildkamera befestigt ist, fliegt die Rotorblätter entlang und nimmt abschnittweise unzählige Bilder auf.

Im Büro am HRW Campus Bottrop werden diese zahlreichen Bilder gespeichert, zusammengefügt, nachbearbeitet und sortiert. Erst am Ende entsteht so das Bild eines Rotorblattes. Diese Bilder und zugehörige Daten können dann von Sachverständigen ausgewertet werden. Sie stellen fest, ob überhaupt und wo genau welche Materialschäden sich im Inneren des Rotorblattes verbergen. „Damit wir diese unzähligen Bilder nicht manuell ablegen, bearbeiten und zusammenführen müssen, entwickeln wir ein teil-automatisiertes System, um die Bilddaten zu verarbeiten“, erläutert Projektmitarbeiter Christoph Nieß. Am Ende sollen Materialfehler auf dem Bild deutlich erkennbar sein.

Siehe auch:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/
http://www.heinz-schmitz.org



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