Rotorblattreparatur bei Wind und Wetter

So soll er einmal aussehen, der Kletterroboter des SMART-Projektes. (Foto: FH Aachen)
So soll er einmal aussehen, der Kletterroboter des SMART-Projektes. (Foto: FH Aachen)
09.06.2017

Das Projekt SMART der FH Aachen will mit Hilfe eines Kletterroboters wetterunabhängigen Service ermöglichen: Service, Wartung und Reparatur von Windenergieanlagen ist ein wetterabhängiges Geschäft, vor allem, wenn es um die Rotorblätter geht. Für Betreiber ein finanzielles Problem – eine Anlage, die steht, verdient kein Geld. Vor allem offshore, wo die Bedingungen besonders rau sind, können Stillstandzeitenlange dauern und können dann schnell teuer werden.

„Rotorblätter oder Türme werden momentan konventionell repariert, entweder durch einen aufwändigen und teuren Kraneinsatz, konventionelle Seilaufzugsanlagen oder das Abseilen von Personal“, sagt Mohsen Bagheri vom Fachbereich Luft- und Raumfahrt der FH Aachen. „Das sind aber immer nur Notlösungen. Da es immer mehr Windanlagen gibt und der Servicebedarf immer mehr wird, braucht die Branche effektivere Lösungen, um den Bedarf zu decken sowielange Stillstandzeiten zu vermeiden.“ Der Ingenieur hat daher eine Idee entwickelt, die gleich mehrere Probleme auf einen Schlag lösen soll. SMART, so heißt dasProjekt, steht für „Scanning, Monitoring, Analysing, Repair and Transportation“, und all das soll die Plattform leisten. Kern ist eine hermetisch abgeschlossene Arbeitskabine, die das Rotorblatt an der gewünschten Stelle einhaust, sodass Fehlerdetektion und Reparatur unabhängig von Wind und Wetter vorgenommen werden können. Trotz der großen Höhe können sich die Techniker frei bewegen und sicher arbeiten. „Gleichzeitig können wir auch moderne Diagnosetechniken wie Ultraschall oder Mikrowellentechnikeinsetzen, die sonst nur in einem ruhigen Raum angewendet werden können“, betont Mohsen Bagheri. So könnten auch Fehler gefunden und behoben werden, die bei einer reinen Sichtprüfung – sei es per Kamera oder mit Augenschein – nicht entdeckt würden. „Über 70 Prozent der Fehler in Rotorblättern sind Fehler in der Struktur und unsichtbar“, betont Bagheri. Dabei will er das System nicht als Konkurrenz zur drohnengestützten Kamerainspektion sehen. „Es ist eine Ergänzung, denn die Drohne kann schon vorab wichtige Erkenntnisse liefern.“

Die Leichtbaukabine des SMART-Projektes, die an zwei Auslegern hängt, wird mit Hilfe mehrere Kletterfahrwerke verbunden durch Verbindungsmechanik aus Nürnberger Scheren am Turm der Windenergieanlage nach oben befördert. Die Scheren sorgen dafür, dass der Druck auf den Turm trotz immer schlanker werdendem Durchmesser immer gleichmäßig ist, ohne dabei Schäden zu verursachen. „Wichtig ist uns, dass das System einfach zu handhaben ist und kosteneffizient arbeitet“, betont Bagheri. Deshalb wurden Logistik und Aufbau vor vornherein mitgedacht und das System modular geplant: „Wir werden einen multifunktionellen Container haben, in dem die einzelnen Module möglichst weit vorinstalliert sind und leicht an die Anlage herangeführt werden können“, erläutert Bagheri.

Im ersten Teil des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projektes, das an der Hochschule an den Fachbereichen Luft- und Raumfahrttechnik sowie Maschinenbau und Mechatronik gemeinsam mit zwei Industriepartnern bearbeitet wird, ist es gelungen, ein Modell des Kletterroboters im 1:3-Maßstab zu entwickeln, zu bauen und zu testen. Am Ende des bis Januar 2019 laufenden zweiten Projektteils SMART2 soll ein zertifizierter und betriebsbereiter Prototyp für den Einsatz an 2,5-MW-Anlagen stehen. Doch noch sind technische Fragen offen: Wie soll die Leichtbaukabine beschaffen sein? Ist es sinnvoll, auch ein Modul zu entwickeln, das unbemannt arbeiten kann? Wie können Module aussehen, die auch die Prüfung und Reparatur des Turmes oder den Transport von Ersatzteilen übernehmen können? „Wir gehen problemorientiert an die Sache heran“, beschreibt Bagheri die Vorgehensweise. Derzeit seien daher Studierende mit dem Sammeln und Kategorisieren von Fehlern beschäftigt, die an Rotorblättern auftreten. Gleichzeitig spiele Kosteneffizienz eine große Rolle. „Die Branche steht unter Kostendruck, deshalb muss das System auch wirtschaftlich sein.“

Bagheri ist vom Potenzial des SMART-Projektes überzeugt: „Damit wird eine ganz neue Service-Ära losgetreten. Wir rechnen mit mehrfacher Effizienzsteigerung bis zu 900 Prozent gegenüber konventionellen Abseiler-Methoden, denn die Arbeiten können das ganze Jahr und rund um die Uhr ausgeführt werden.“

Katharina Wolf

 

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