ReliaBlade 2: Strukturzuverlässigkeit und Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Rotorblättern Teil 2 – Entwicklung neuer Auslegungsmethoden für Rotorblätter

Auf einen Blick

• Der Ausfall von Rotorblättern bedeutet hohe Kosten und Ertragsausfälle. Ursache sind häufig Schäden in der Blattstruktur.
• Neue Konzepte wie Industrie 4.0 oder Digitale Zwillinge können für Verbesserung sorgen, sind aber bisher weder technisch noch wirtschaftlich umsetzbar.
• Hier setzt das Projekt ReliableBlade 2 an. Ziel der wohl weltweit einmaligen Kooperation aus Blattdesignern und Industriepartnern ist es, unter anderem mit Hilfe neuer Ermüdungskriterien und Testmethoden das Wissen um den Herstellungsprozess und das Verhalten der Rotorblätter im Betrieb zu vertiefen.
• Das projektkoordinierende Fraunhofer IWES legt seinen Fokus auf die Entwicklung von Prognosewerkzeugen und experimentellen Testmethoden.

Herausforderung

Rotorblätter gehören zu den am stärksten belasteten Bauteilen einer Windenergieanlage. Schäden führen zu Anlagenstillstand, aufwändigen Reparaturen und Ertragsausfällen. Für den Erfolg der Energiewende ist daher auch die Zuverlässigkeit von Rotorblättern ein wichtiger Baustein.

Im Vorgängerprojekt ReliableBlade 1 zeigte sich, dass Ursachen für Schäden oft spezifische Bauteilabweichungen und Fehlstellen aus der Fertigung sind. Noch aber sind die Phänomene, die im Betrieb zur Ermüdung der Rotorblätter führen, nicht komplett verstanden. Zudem konnte das Wissen um Material- und Strukturverhalten nicht mit dem Wachstum der Rotorblätter mithalten: Rotorblattschäden treten öfter innerhalb der Lebensdauer auf.

Gleichzeitig entwickelt sich die Industrie weiter: Konzepte wie Industrie 4.0, vorausschauende Wartung oder digitale Zwillinge können erheblich zur Verlängerung der Rotorblattlebensdauer beitragen. Die wirtschaftliche und technische Umsetzung solcher Konzepte ist aber noch nicht erreicht.

Lösung

Hier setzt das Projekt ReliableBlade 2 an, das auf den Ergebnissen des Vorgängerprojekts aufbaut. Die abgestimmte Zusammenarbeit aller großen deutschen Rotorblattdesigner ist ein Novum und einzigartig in diesem Bereich. Alle Projektpartner nutzen für ihre Arbeitspakete das gleiche Rotorblattdesign.

Ziel des Projektes ist, ein tieferes Verständnis für den Herstellungsprozess und das Verhalten der Rotorblätter in Betrieb zu erhalten. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln und validieren neuartige Ermüdungskriterien für die Auslegung von Rotorblättern, einen neuen Ansatz zur Auswertung und Durchführung von Ganzblatttests sowie Methoden für die Erstellung Digitaler Zwillinge.

Der Fokus des projektkoordinierenden Fraunhofer IWES liegt auf der Entwicklung von Prognosewerkzeugen und experimentellen Testmethoden für die Validierung von Rotorblattstrukturen, deren Komponenten und Werkstoffen. Geplant ist, entsprechende Testkampagnen auf den Rotorblattprüfständen des Fraunhofer IWES in Bremerhaven durchzuführen.

Eine weitere Besonderheit des Projekts ist die internationale Kooperation. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Niederlanden führen am Fraunhofer IWES eigene Blattmessungen durch. Alle Ergebnisse stehen allen Partnern zur Verfügung.

Mehrwert  

ReliableBlade 2 trägt dazu bei, Rotorblätter zuverlässiger und langlebiger zu machen. So unterstützt das Projekt die Kosteneffizienz der deutschen und der europäischen Windindustrie und fördert ihre Wettbewerbsfähigkeit. Der internationale Absatz des Projektes unterstreicht, dass es sinnvoller ist, mit mehreren Ländern gemeinsam an einem Thema zu forschen, statt parallel die »gleiche« Forschung voranzutreiben.