Professoren der TH Köln starten Entwicklungsprojekt
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Köln, den 29. September 2022. Professoren des Campus Gummersbach der TH Köln arbeiten mit Partnern aus ganz Deutschland an einem System zur Überwachung von Windmühlenflügeln, um Schäden frühzeitig zu erkennen. Basis des Projekts ist ein international eingetragenes Patent der TH Köln.
Spektakuläre Brüche und Abrisse von Windmühlenflügeln verursachen teure Betriebsunterbrechungen und schaden dem Image von Windkraftanlagen als sicherer Form der Energieversorgung. Schäden an den Turbinenblättern sind die häufigsten mechanischen Defekte als Ursache für Betriebsunterbrechungen. Die einzelnen Turbinenblätter erreichen Längen von bis zu 60 Metern, die Gesamthöhe einer modernen Anlage beträgt bis zu 200 Meter. Bei diesen Dimensionen müssen die Rotorblätter aus einem Faserverbundwerkstoff über 20 Jahre Betriebsdauer erheblichen Belastungen standhalten. Sie können mit der heute vorhandenen Technik noch nicht großflächig und kontinuierlich überwacht werden.
Im Projekt WimDaD (Windmill Turbine Blades Damage Detection) der TH Köln werden Systeme zur Überwachung von Windmühlenflügeln auf mechanische Beschädigung bis zur Praxisreife entwickelt und praktisch erprobt. Das innovative System basiert auf einem Diodengitter, mit dem eine kostengünstigen Online-Überwachung von Faserverbundstrukturen möglich werden soll. Das System erkennt das Auftreten und die Position von Rissen in den Flügelstrukturen und ermöglicht so eine zustandsorientierte Instandhaltung der Turbinenflügel. Hierzu entwickelt das Forschungsteam Diodengitter aus Glasfasergewebe mit der zugehörigen Signalaufbereitung und Auswerteeinheit. Der Prototyp wird dann auf Funktion und Robustheit gegenüber äußeren Störeinflüssen wie Blitzschlag getestet. Abschließend erfolgt ein mehrmonatiger Betriebstest in einer industriellen 3-Megawatt-Windkraftanlage.
TH-Patent als Basis des Kooperationsprojekts
Das Programm ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz finanziert das Projekt über eine dreijährige Laufzeit vom 1.4.2022 bis zum 31.3.2025. Gefördert werden die Arbeiten der Hochschule mit 440.000 Euro und die Arbeiten der Industriepartner mit einem Anteil von 50 Prozent ihrer Leistungen.[B1] Partner der Hochschule sind das Ingenieurbüro ADC (Aero Dynamik Consult) aus Neuhausen auf den Fildern (bei Stuttgart) mit jahrelanger Erfahrung in der Berechnung und Auslegung von Windkraftanlagen, die Scemtec Hard- und Software GmbH aus Reichshof mit ihrer Kompetenz in der Entwicklung der elektronischen Systemkomponenten und die vombaur GmbH aus Wuppertal, die auf Basis ihrer umfassenden Kenntnissen und Erfahrung in technischen Textilien das Trägermaterial und die Befestigungstechnik für das Diodengitter entwickeln.
Basis der Entwicklung ist ein Patent über das Diodengitter als Verfahren zur Strukturüberwachung von Faserverbundwerkstoffen, das als Arbeitnehmererfindung von Hartmut Köhn und Prof. Bongards an der TH Köln entwickelt wurde. Das Patent der TH Köln gilt für Europa und die USA.
Prof. Dr. Patrick Tichelmann aus dem Institut für Allgemeinen Maschinenbau entwickelt und erprobt Montageverfahren für das Diodengitter und führt Belastungstests durch.
Prof. Dr. Christian Wolf aus dem :metabolon-Institut, Projektleiter des Gesamtprojektes, entwickelt und erprobt Analysesoftware auf der Basis von Künstlicher Intelligenz (KI) und optimiert ihren Einsatz im Probebetrieb.
Die VENSYS Energie AG aus Neunkirchen im Saarland, ein international tätiger Hersteller von Windkraftanlagen, ist assoziierter Partner des Projekts. Das Unternehmen begleitet die Entwicklung und wird den oben erwähnten Betriebstest zu Projektende an einer eigenen Windkraftanlage durchführen.
Die dreijährige Projektförderung ermöglicht dem WimDaD-Team, die Projektidee zu einem funktionsfähigen Prototypen weiter zu entwickeln, der unter den schwierigen Bedingungen im Flügel eines Windrades verlässlich und ausfallfrei funktionieren wird. Speziell ein robustes, langlebiges und einfach zu verarbeitendes Design des Diodengitters, die Energieversorgung und der Schutz vor Überspannungen durch Blitzeinschläge sind technische Herausforderungen, die vom Team zu lösen sind.
TH Köln
Sybille Fuhrmann
Leiterin Hochschulkommunikation
0221 8275 3051
sybille.fuhrmann@th-koeln.de
