Windenergieanlagen Eine Drohne für die Rotorblattinspektion

Die Inspektion der Rotorblätter einer Windkraftanlage ist aufwendig und kostspielig – und riskant. Availon hat in Kooperation mit einem niederländischen Unternehmen eine Drohne entwickelt, die das entscheidend ändern soll.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

OSWALD Elektromotoren GmbH

GGB Heilbronn GmbH

Neben Teleskoparbeitsbühnen, Service-Plattformen oder Hydraulikkränen ist die Abseiltechnik nach wie vor das am meisten eingesetzte Verfahren für die Inspektion von Rotorblättern. Mit dieser Technik benötigen Servicetechniker rund drei bis vier Stunden für die Inspektion der Rotorblätter einer WEA. Somit lassen sich pro Tag nicht mehr als drei Anlagen inspizieren – ein zeitaufwendiges, kostspieliges und darüber hinaus mit Risiken behaftetes Verfahren.

Availon, ein markenübergreifender Serviceanbieter für WEA mit Sitz in Rheine, suchte daher nach neuen Wegen bei der Rotorblattinspektion. Das Ergebnis: Eine Drohne, die in Kooperation mit einem niederländischen Unternehmen entwickelt wurde.

Mit den hinlänglich bekannten „Hobby-Fluggeräten“ haben Drohnen nichts zu tun. Die Entwicklung in diesem Bereich ist vor allem in den letzten Jahren stark vorangeschritten. Solche Flugapparate können mittlerweile schwerere Lasten heben, verfügen über ein stabiles Flugverhalten und bewältigen durch kleinere Batteriepacks auch längere Flugzeiten. Fortschritte, die Availon nicht entgangen sind. Auf der Suche nach einem kosteneffizienteren und im Vergleich zum Abseilen weitaus sicheren Verfahren für Rotorblattinspektionen wurde Availon daher auf ein Konzept aufmerksam, das mit Kameras ausgestattete Drohnen für Luftaufnahmen nutzt.

Den richtigen Partner für eine Lösung, die sich auch in der Windenergie einsetzen lässt, fand Availon in dem Unternehmen Aerialtronics mit Sitz in Den Haag. Im Hinblick auf den Bau von Drohnen und deren Flugverhalten haben die Niederländer bereits vielfältige Erfahrungen gesammelt.

Auf Basis eines „Pflichtenheftes“ von Availon zu den notwendigen Eigenschaften einer Drohne für Rotorblattinspektionen entwickelte Aerialtronics verschiedenste Konzepte. Letztendlich entschloss sich Availon für eine Kombination aus Quadro- und Octocopter. Dieses Fluggerät verfügt über vier respektive acht Rotoren mit acht Rotorblättern verteilt auf vier Achsen. Das Ergebnis dieser Konfiguration ist ein äußerst stabiles Flugverhalten, denn die jeweils auf einer Achse befindlichen oberen und unteren Blätter rotieren entgegengesetzt und verankern gewissermaßen die Drohne in der Luft. Sie kann außerdem während ihrer Einsätze schwere Lasten wie eine Kamera mit sich führen – selbst bei hohen Windgeschwindigkeiten.

Die Flugstabilität einer Drohne ist entscheidend

Um möglichst hohe Erträge zu erzielen, müssen WEA idealerweise an Standorten mit stetigem Wind und hohen Windgeschwindigkeiten installiert werden. Die Flugstabilität einer Drohne ist daher bei Rotorblattinspektionen enorm wichtig, denn ein WEA-Serviceanbieter befindet sich nicht in der komfortablen Situation, auf optimale Bedingungen warten zu können.

Bei den ersten Tests zeigten sich die Mitarbeiter von Availon beeindruckt von den positiven Flugeigenschaften der Neuentwicklung. Traten jedoch stärkere Windböen auf, flog die Drohne bedenklich nahe an die Rotorblätter heran. Mit einem System für eine automatische Kollisionsvermeidung, auch CAS (Collision Avoidance System) genannt, bekamen die Niederländer dieses Problem in den Griff. Das intelligente System verhindert völlig eigenständig jegliche drohende Kollision mit den Rotorblättern.

Bedient wird das Fluggerät während der Einsätze von zwei Mitarbeitern, die sich nun nicht mehr in luftiger Höhe an den Rotorblättern abseilen müssen, sondern auf dem sicheren Erdboden stehen. Auch die zeitaufwendige und folglich kostentreibende Logistik sowie Installation mithilfe von Teleskoparbeitsbühnen, Service-Plattformen oder Hydraulikkränen, entfällt vollständig.

Zwei Mitarbeiter bedienen die Drohne

Während der Inspektionen der Rotorblätter steuert ein Mitarbeiter die bis 500 Höhenmeter einsetzbare Drohne, während der zweite die Bedienung der Kamera übernimmt. Tests unter Realbedingungen haben gezeigt, dass das Fluggerät sogar bei Windgeschwindigkeit von 12 m/s seine absolut stabile Fluglage beibehält.

Die „on board“ befindliche digitale Spiegelreflexkamera mit 24-fachem Zoom liefert während der Inspektionen hochauflösende sowie sehr detaillierte Liveaufnahmen der einzelnen Rotorblätter. Diese Aufnahmen werden später analysiert und fließen inklusive gestochen scharfer Farbfotos und Status der Rotorblätter in den Inspektionsbericht ein.

Zu Beginn dieses Beitrags wurde der Zeitaufwand für die Inspektion von Rotorblättern unter Einsatz der Abseiltechnik spezifiziert: rund drei bis vier Stunden für die Inspektion der Rotorblätter einer WEA. Mit der Drohne benötigten die Mitarbeiter von Availon indes lediglich eine Stunde für die vollständige Inspektion der drei Rotorblätter. Der Anlagenstillstand reduziert sich damit im Vergleich zu dem gebräuchlichsten Inspektionsverfahren um circa 300 Prozent. Unter Annahme dieser durchaus realistischen Zeitersparnis ließen sich zukünftig acht bis neun Anlagen anstatt drei Anlagen pro Tag inspizieren, also rund die dreifache Anzahl an WEA. (jv)

* Marcel Bruins ist International Project Manager bei Availon.

(ID:39361890)