BLADAPTION: Modellanpassung von generischen Rotorblättern für Laufzeitverlängerungsgutachten mittels optischer 3D-Messtechnik und experimenteller Modalanalyse

Auf einen Blick

• Windenergieanlagen nach Ende der Auslegungslebensdauer weiterzubetreiben kann für Betreiber eine Alternative zum Rückbau sein. Grundlage für eine Entscheidung sind Gutachten über die voraussichtliche weitere Laufzeit.
• Aktuell angewandte Methoden für die Erstellung der Gutachten sind mit Unsicherheiten behaftet, welche zu hohen Sicherheitsabschlägen führen können. Häufig fehlen Informationen über die Komponenten, insbesondere über die Rotorblätter.
• Im Projekt BLADAPTION entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Verfahren, das Vermessungs- und Analysedaten in bestehende Simulationsmodelle integriert, um so zu zuverlässigeren Prognosen zu kommen.

Herausforderung

Windenergieanlagen werden in Deutschland nach Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) 20 Jahre lang mit einer festgelegten Vergütung für den Strom gefördert. Danach stellt sich den Betreibern die Frage, ob die Anlage weiterlaufen kann oder ob sie zurückgebaut werden muss. Grundlage für diese Entscheidung sind Laufzeitverlängerungs-(LZV)-Gutachten, die die voraussichtliche weitere Laufzeit prognostizieren und dabei die wichtigsten Komponenten betrachten. Der rechnerische Teil nutzt dazu ein Simulationsmodell der Gesamtanlage.

Meist liegen für das Gutachten, insbesondere für das Rotorblatt, keine detaillierten Material-, Struktur- oder Geometrieinformationen vor. Die Eigenschaften der Rotorblätter spielen aber eine entscheidende Rolle in der Gesamtanlagensimulation. Die daraus resultierenden Unsicherheiten können für hohe Sicherheitsabschläge in den Gutachten sorgen. 
 

Lösung

Im Verbundprojekt BLADAPTION entwickeln die beteiligten Forschungsinstitute und Unternehmen ein Verfahren für die zuverlässige Erstellung von Laufzeitverlängerungsgutachten für den Weiterbetrieb von Windenergieanlagen, welches die Eigenschaften der Rotorblätter besser berücksichtigt. Es basiert auf Vermessungsdaten aus dem Feld, die Auskunft über den Zustand der Rotorblätter sowie der Winddaten am Standort geben. Sie werden über eine Optimierungsarchitektur dazu verwendet, diskrete Strukturdetails zu bestimmen und so das zugrunde gelegte Berechnungsmodell an die Realität anzupassen. Ein Schwerpunkt bei der Methodenentwicklung ist die Minimierung des Anlagenstillstands und somit der Kosten, um so die Akzeptanz des Verfahrens bei den Anlagenbetreibern zu erhöhen.

In einem Teilprojekt ist das Fraunhofer IWES für die Entwicklung der Methoden verantwortlich, die zur Modelladaption verwendet werden. Dazu gehört die Rekonstruktion der Anlageneigenschaften aus den Feldmessungen sowie das Erarbeiten eines validierten Vorgehens zur Erstellung eines LZV-Gutachtens mit zuverlässigen Aussagen zur verbleibenden Lebensdauer.

Mehrwert

Das Vorhaben stellt ein wertvolles Werkzeug für Windparkbetreiber zur Verfügung, die ihre Anlagen lange über ihre Auslegungslebensdauer hinaus zuverlässig betreiben möchten. Nicht immer können sie ersetzt werden, so dass ein Weiterbetrieb eine sinnvolle Option ist. BLADAPTION liefert eine solide Entscheidungsgrundlage mit niedrigeren Sicherheitsabschlägen für Betreiber und ermöglicht zugleich einen möglichst langen Weiterbetrieb von funktionsfähigen Windenergieanlagen. Dadurch werden Ressourcen geschont und mehr klimafreundlicher Strom produziert.