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Systematische Ursachenforschung von Erosionsschäden an Windenergieanlagen mittels 3D Röntgen Mikroskopie Computertomographie (XRM)“ als Basis zur Schadensminimierung und Serviceoptimierung

Neben dem Verschleiß an Lagern und Motoren begrenzen primär Erosionsschäden an Rotorblättern die Lebensdauer von Windenergieanlagen und reduzieren durch die zunehmende Oberflächenrauheit den aerodynamischen Wirkungsgrad und somit den Energieertrag. Zugleich fehlt eine geeignete Früherkennung von Erosionsschäden im Rahmen von Wartungsarbeiten, da Kenntnisse über die Schadensentstehung und -Ursachen fehlen. So werden Schäden erst spät erkannt und ein Austausch oder eine Reparatur erfolgt erst dann, wenn der wirtschaftliche Schaden bereits immens ist.

Untersuchungen auf dem Themengebiet „Erosionsschäden“ zeigen, dass Inhomogenitäten im FVK diese maßgeblich begünstigen. Die aktuell angewandte Versagensanalytik, Belastung von Testproben im Erosionsprüfstand mit anschließender mikroskopischer Bewertung der Schadensbilder, bezieht jedoch den Zustand der untersuchten Testproben vor der Erosionsbelastung sowie den zeitlichen Schädigungsfortschritt nicht in die Auswertung mit ein. Daher lassen sich Aussagen über die Erosionsursache und Versagensmechanismen bisher nicht ableiten.

Anwendbarkeit weiterer berührungsloser Messverfahren, wie z.B. die aktive Thermografie untersucht. Dazu erfolgen zyklische Belastung im Regenerosionsprüfstand mit begleitender Untersuchung und Kartografie der Proben mit dem Ziel, eine Korrelation zwischen initialen Fehlstellentypen und -größen mit den Erosionsschäden zu ermitteln, um Schadensursachen und –mechanismen aufzuklären. Wenn es gelingt, mit Hilfe des Thermografie-Messverfahrens Aussagen für die Erosionsfrüherkennung zu treffen, steht den Anlagenherstellern und insbesondere den KMU der Wartungs- und Servicebranche erstmals ein berührungsloses Messverfahren für den Einsatz direkt am Rotorblatt zur Verfügung.

Beteiligte Forschungsinstitute:

  • Faserinstitut Bremen e.V.
  • Universität Bremen, Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ)
  • Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen

Art des Vorhabens:

Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. gefördert mit öffentlichen Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Mehr Informationen zur IGF-Förderung: https://www.aif.de/foerderangebote/igf-industrielle-gemeinschaftsforschung/igf-portal.html

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