Windkraft

Prüfstand für XXL-Rotorblätter

| Redakteur: Katharina Juschkat

Vor allem für Offshore-Windkraftanlagen kommen Rotorblätter mit einer Länge über 100 Meter zum Einsatz.
Vor allem für Offshore-Windkraftanlagen kommen Rotorblätter mit einer Länge über 100 Meter zum Einsatz. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Um die Rotorblätter neuer Windkraftanlagen weiterhin testen zu können, baut das Fraunhofer IWES einen neuen Prüfstand in Bremerhaven. Der extra große Prüfstand soll Ganzblatttests sowie Aufbauten für den Segment- und Komponententest ermöglichen.

Windräder werden immer größer – und das stellt die Hersteller vor neue Herausforderungen. Denn je größer die Rotorblätter, desto schwieriger wird es, sie zu testen. Deshalb forscht das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES jetzt an neuen Methoden für die Prüfung moderner Rotorblätter, die bis zu 115 Meter lang sind. In Bremerhaven soll dafür ein neuer Teststand entstehen, um die Methoden experimentell zu erproben.

XXL-Rotorblätter mit über 100 Metern Länge

Darstellung der Projekt-Aktivitäten: Segment-, Abschnitts- und Komponentenprüfung
Darstellung der Projekt-Aktivitäten: Segment-, Abschnitts- und Komponentenprüfung (Bild: Fraunhofer IWES)

Rotorblätter testet das Fraunhofer IWES schon länger in Bremerhaven. Im Jahr 2009 entstand die erste Prüfhalle für Blätter bis 70 Meter Länge. 2011 folge eine zweite Halle für Rotorblätter bis 90 Meter – doch inzwischen sind Blätter mit einer Länge von 100 Metern im Einsatz, die nicht mehr in Bremerhaven getestet werden können. Der neue Teststand soll 2021 in Betrieb gehen.

Ein 11x11 Meter großer Prüfblock, der bei Bedarf auch an künftig steigende Blattlängen anpassbar ist, wird das Herzstück dieser Einrichtung bilden. Darüber hinaus bietet der Prüfstand auch die Möglichkeit, Segment- und Komponententests durchzuführen – ein Novum in der Windindustrie.

Prüfdauer große Herausforderung

Neben den hohen Lasten, die bei einer Ganzblattprüfung auftreten, ist auch die Prüfdauer bei sehr großen Blättern eine Herausforderung – diese ist jedoch nur indirekt durch die Größe bedingt. Zudem können in der Ganzblattprüfung nicht alle Bereiche eines Rotorblattes detailliert untersucht und statistisch abgesichert abgebildet werden. Prüfvorrichtungen für Komponenten und -segmente können diese Lücke schließen. Durch den Einsatz neuer Methoden liefern sie detailliertere Aussagen zu kritischen Bereichen von Rotorblättern.

Da die Untersuchung von Segmenten, z.B. der Hinterkante eines Blattes, kostengünstiger ist als eine Ganzblattprüfung, soll es für Hersteller zukünftig möglich sein, mehrere Versuche zu einem Bauteil durchzuführen und durch die höheren Stückzahlen statistisch relevantere Ergebnisse zu erzielen. Bestimmte Schadensmechanismen können bei diesen Untersuchungen gezielt ausgelöst und genau nachvollzogen werden.

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Intelligentere Prüfung für bessere Rotorblätter

„Es geht nicht nur darum, längere Blätter zu testen – wir wollen auch intelligenter testen und damit unsere Position als führendes Institut für Rotorblatttests ausbauen“, erklärt Steffen Czichon, Leiter der Abteilung Rotorblatt.

Ziel des Projektes „Zukunftskonzept Betriebsfestigkeit Rotorblätter Phase II“ ist es, sicherzustellen, dass eine experimentelle Prüfung sehr langer Rotorblätter für Hersteller auch weiterhin wirtschaftlich umsetzbar ist. Durch neue Prüfverfahren zur Untersuchung von Komponenten und Segmenten wird die Aussagekraft der Versuche wesentlich erhöht und ein genaueres Verständnis kritischer Bereiche erzielt. Somit lassen sich Rotorblätter zukünftig exakter auslegen – zudem gewicht- und kostensparend.

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