Windräder
Schwingungsanalyse aus der Ferne
Rotor und Turm einer Windkraftanlage schwingen auch bei normalem Betrieb mit. Eine Analyse dieser Schwingungen war bisher allerdings nur punktuell und direkt an der Anlage möglich.
Auch bei normalen Windgeschwindigkeiten schwingen Windräder bis zu 1 m mit. Diese Belastung für das Material kann zu Schäden und schlimmstenfalls zum Ausfall der Anlage führen. Mit Hilfe von Sensoren, die in Turm und Rotorblättern eingebaut sind, prüfen Betreiber daher kontinuierlich die Stärke der Schwingungen. Aber: Messungen sind immer nur an den Stellen möglich, wo Sensoren angebracht wurden. Ein umfassendes Schwingungsmuster der gesamten Anlage ist nicht realisierbar. Bei Offshore-Anlagen auf dem Meer kommen weitere Anforderungen hinzu.
Eine Alternative kommt vom Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB: Es nutzt moderne Informationstechnologie, um das Schwingungsmuster der gesamten Anlagenstruktur aus einer Entfernung von mehreren hundert Metern zu messen. Das System besteht aus einem Laser, der auf die Anlage gerichtet ist und die Schwingungen auf beliebigen Stellen der Oberfläche messen kann. Damit dies auch auf den beweglichen Bauteilen, den Rotorblättern, geschehen kann, folgt der Laser automatisch deren Bewegung. Zuständig hierfür ist ein IT-basiertes Trackingsystem, das intelligent mit Kamera und Laser verknüpft ist. Kamera und Laser sind auf einem Schwenkneigekopf montiert, damit sie den Bewegungen der Rotorblätter folgen können. Die Kamera macht Aufnahmen der Anlage und leitet sie an eine Software weiter, die die Bilder verarbeitet und aus den Daten ein virtuelles Modell der Rotoren erstellt. Mit Hilfe dieser Informationen wird der Schwenkneigekopf so angesteuert, dass der Laser den Rotorblättern folgt. Gleichzeitig sammelt die Kamera Daten über die exakte Position des etwa 2 bis 3 cm großen Laserpunkts auf dem Rotorblatt, um diesen auf den drehenden Flügeln zu stabilisieren.
Auf diese Weise lassen sich beliebig viele Punkte der Anlage im laufenden Betrieb scannen – auch aus großer Entfernung. Dabei ist die Messdauer variabel: Je langsamer die Schwingungen, desto länger misst der Laser.
Das kompakte System ist mobil und lässt sich mit einem Fahrzeug an die gewünschte Stelle bringen. Dank der hohen Reichweite lassen sich auch Offshore-Anlagen von einem Schiff aus untersuchen – vorausgesetzt, dessen Eigenbewegungen werden kompensiert.










