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Einmal Weltraum und dann rund herum

Bei Windenergieanlagen können durch innovative Steuerungs- und Regelungskonzepte sowohl Wirkungsgrad als auch Instandhaltung optimiert werden. Ermöglicht wird dies durch eine Erfassung der Lasten an den Rotorblättern und eine daraus resultierende Aussteuerung des Nickwinkels. Mit der genauen Kenntnis der Lastverteilung kann der Wirkungsgrad deutlich gesteigert werden bei gleichzeitiger Entlastung der Struktur. Eine lastoptimierte Regelung reduziert kritische Lastspitzen und sichert beziehungsweise verlängert die Lebensdauer der Rotorblätter. Ein entsprechender zusätzlicher Vorteil liegt darin, dass Rotorblätter länger oder leichter ausgelegt werden können, was sie noch wirkungsvoller macht und im zweiten Fall auch Material einspart.

 

Konventionelle Lastmesstechnik, z. B. mittels Dehnungsmessstreifen, ist für den Einsatz in einer Windenergieanlage nicht geeignet. Wesentlich viel versprechender sind faseroptische Messsysteme basierend auf der Bragg-Gitter-Technologie. Bragg-Gitter sind Messstellen, die mit einem Laser in eine Sensorfaser an beliebiger Stelle eingeschrieben werden, wo sie der simultanen Erfassung verschiedener Messgrößen wie Dehnung, Beschleunigung, Druck oder Temperatur dienen.

 

Das Unternehmen Kayser-Threde GmbH hat bereits faseroptische Sensorsysteme für extreme Umweltbedingungen entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Ein Beispiel dafür ist die Überwachung der Lastverteilung an Strukturelementen des Experimentalflugkörpers X-38 im Rahmen der Entwicklung eines Rettungsvehikels für Astronauten auf der internationalen Raumstation (ISS).

 

Extrem sind auch die Anforderungen an faseroptische Messsysteme für Windenergieanlagen. Die in ein Rotorblatt eingebetteten Sensorfasern sollen 20 Jahre lang unter den Extrembedingungen zuverlässig funktionieren. Niedrige Kosten für Anschaffung und Instandhaltung der Messtechnik sind auch gefordert. Ob sämtliche Anforderungen letztlich erfüllt werden können, wird der Dauerversuch auf einer Windenergieanlage eines führenden Herstellers zeigen.

Insgesamt waren bin Ende Juni 2004 in Deutschland 15.800 Windenergieanlagen mit einer Leistung von 15.329 Megawatt in Betrieb. Weltweit sind rund 40.000 Megawatt Windenergieleistung installiert.