Forschungsbericht 2018



Nutzung von Sekundäreffekten einer Windenergieanlage (WEA) zur Ausblasung eines Luftstroms im Blattspitzenbereich und Klimatisierung des WEA Innenraums.

Institut: M-11
Projektleitung: Bodo Fiedler
Mitarbeiter/innen: Dennis Gibhardt
Laufzeit: 01.04.2018 — 31.03.2021
Finanzierung:Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Windenergieanlagen (WEA) werden in der Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur ökonomischen und ökologischen Energieversorgung in Europa leisten. Die Gesamtbilanz von WEA führt schon heute zu einer Reduktion des effektiven CO2 Ausstoßes im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken . Für den wirtschaftlich erfolgreichen Einsatz von WEA sind neben einem windreichen Standort auch die kurz- (verringerte Ausfallwahrscheinlichkeit) und langfristige (lange Lebensdauer) Zuverlässigkeit der Anlage von entscheidender Bedeutung. Standorte im Meer (Offshore) oder an der Küste bieten sehr gute Winderträge, gleichzeitig finden sich an diesen Standorten eine hohe Luftfeuchtigkeit und Salzgehalte (Aerosole). Für die moderne Technik in WEA sind diese Umweltbedingungen aber zusätzliche Herausforderungen und wirken sich sowohl negativ auf die Materialien der Anlage als auch auf die Systemkomponenten im Maschinenhaus und Nabenbereich (z.B. Pitchverstellung, Bremsen, Akkus, elektronische Regelungssysteme) aus.
Stand der Technik ist eine Reduzierung von Feuchtigkeit und/oder Salzgehalt in der Gondel oder nur in einzelnen Schaltschränken einer Offshore-Windenergieanlage. Zusätzlich kommt häufig die Erzeugung eines Überdruckes in der Gondel zum Einsatz, der das Eindringen von Umgebungsluft verhindert. Rotorblätter und Nabe werden bislang allerdings nicht vor Korrosion geschützt. Die Rotorblätter, die im Wesentlichen aus glasfaser-und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (FKV) bestehen, können durch die hohe Luftfeuchtigkeit und den hohen Salzgehalt frühzeitig beschädigt werden. Die Optimierung der Struktur zukünftiger Rotorblätter wiederum, ist nur möglich wenn unter Berücksichtigung dieser Einflussfaktoren die Zuverlässigkeit nicht beeinträchtigt wird. Die Pitchmotoren und Bremsen im Nabenbereich wiederum sind essentieller Bestandteil des WEA-Sicherheitssystems. Ziel dieses Forschungs¬vorhabens ist die Entwicklung eines ganzheitlichen Systems, das sowohl den kompletten Gondelbereich als auch den Nabenbereich mit seinen elektrischen Aktuatoren und die Rotorblattinnenstruktur vor feuchtigkeits- und korrosionsbedingten Schäden schützt. Auf diese Weise können die Wartungsaufwände reduziert werden, kostenintensive Reparaturen in Folge von Korrosionsschäden vermieden werden und die Lebensdauer der WEA wird erhöht.