CaReUp: Up-Tower-Reparaturkonzept und -verfahren für pultrudierte Kohlefaser-Kunststoffverbunde in Rotorblättern von WEA

Auf einen Blick

• Blitzeinschläge an modernen Windenergieanlagen können zu großen Schäden und langen Stillstandszeiten führen, da die pultrudierten CFK-Gurte in ihren Rotorblättern bislang nicht an Ort und Stelle repariert werden können.
• Im Forschungsprojekt CaReUp entwickeln die Projektpartner ein Verfahren, das die Reparatur der Gurte an der Anlage ermöglicht und so den Anlagenausfall auf wenige Wochen reduziert.
• Das projektkoordinierende Fraunhofer IWES ist in einem Teilprojekt für die Erarbeitung des Gesamtkonzepts inklusive der Validierung unter realitätsnahen Bedingungen verantwortlich.
   

Herausforderung

Blitzeinschläge stellen für Windenergieanlagen eine technische Herausforderung dar, die mit der zunehmenden Größe und Länge der Rotorblätter an Bedeutung gewinnt: Die Wahrscheinlichkeit eines Einschlags steigt. Deshalb sind die Blätter mit Blitzschutzsystemen ausgerüstet, die jedoch keinen hundertprozentigen Schutz bieten. Gelegentlich können Blitze außerhalb der vorgesehenen Bereiche einschlagen oder stärker ausfallen als erwartet, was in Einzelfällen zu abweichenden Strompfaden im System führen kann. Besonders bei modernen Rotorblättern mit zusätzlichen leitenden Elementen wie CFK-Gurten ist es wichtig, die Schutzkonzepte kontinuierlich weiterzuentwickeln, damit mögliche Beeinträchtigungen schnell erkannt und behoben werden können.

Herkömmliche Reparaturverfahren stoßen bei modernen Rotorblättern, deren Gurte in einem Pultrusionsprozess produziert wurden, an ihre Grenzen. In der Folge müssen beschädigte Rotorblätter ausgetauscht und unter Laborbedingungen repariert werden. Für die Betreiber von Windparks bedeutet dies lange Stillstände und hohe Kosten.

Lösung

Im Forschungsprojekt CaReUp entwickeln die Partner daher ein standardisiertes, validiertes und zertifiziertes Reparaturverfahren für pultrudierte CFK-Profile in Rotorblättern an Ort und Stelle. Dazu erarbeiteten alle Partner ein Konzept, das die Belastungen der Gurte während der Reparatur analysiert. Auf dieser Basis wird eine temporäre Hilfskonstruktion entwickelt, die die Struktur während der Reparatur unterstützt. Anschließende Komponentenversuche führen zu einer abschließenden Validierung des Verfahrens an einem ganzen Rotorblatt.

Das projektkoordinierende Fraunhofer IWES ist in einem Teilprojekt unter anderem für die Entwicklung des Gesamtkonzepts verantwortlich. Dazu gehören neben der Bestimmung von günstigen Anlagenstellungen für die Reparatur auch das Design der Stütz- und Hilfskonstruktionen sowie die Validierung unter realitätsnahen Bedingungen.

Mehrwert  

Das neu entwickelte Verfahren wird es ermöglichen, die Reparaturen an Rotorblättern so effizient durchzuführen, dass eine Wiederinbetriebnahme der Anlage schon nach wenigenWochen möglich ist. Ertragsausfall und eingesetzte Ressourcen werden so erheblich reduziert, was deutlich niedrigere Kosten für die Betreiber bedeutet. Zugleich stärkt eine erhöhte Verfügbarkeit von Windenergieanlagen die klimafreundliche Stromproduktion.