Einsatz von Glasfasersensoren bei Windrädern

admin 26. August 2013 0


© Marcus Klepper - Fotolia.com

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Im Bereich der Technik läuft heutzutage einfach nichts mehr ohne Sensoren. Die neuste Smartphone Technologie greift auf den Sensor zu und auch in der Automobilindustrie werden diese vermehrt eingesetzt. Das bedeutet, dass der Sensor an sich natürlich auch im Energiesektor auf keinen Fall fehlen darf, zum Beispiel im Bereich der Windenergie. Hier haben Wissenschaftler der TU München Sensoren entwickelt, die dazu in der Lage sein sollen, die Belastung von Rotorblättern, die für Windräder genutzt werden, genau zu messen. Durch diese Entwicklung könnten die modernen Windmühlen ihren Ertrag noch einmal um ein Vielfaches steigern, da es ihnen so möglich wäre, auch bei großer Belastung mit hohen Windstärken weiter zu arbeiten, während die Turbinen heute bei zu starkem Wind abschalten und somit vom Netz gehen müssen.

Selbst die winzigsten Schäden können von diesen speziellen Glasfasersensoren schon in einem frühen Stadium erkannt werden. Der Zustand der Rotorblätter war in der Vergangenheit in diesem Bereich noch immer ein wenig vernachlässigt worden. Systeme zur Regelung der Windenergieanlagen sind keine Seltenheit mehr. Mit ihnen kann die Arbeitsweise der Turbinen den jeweiligen Windverhältnissen ideal angepasst werden. Doch dies muss sich eben auch auf die Rotorblätter beziehen. Mehr zum Thema Windräder und erneuerbare Energien gibt es übrigens unter anderem hier zu lesen: de.wikipedia.org/wiki/Windrad‎.

Das Messen der Schäden an den Rotorblättern wird durch winzige Glasfasern vorgenommen, die nicht viel dicker als ein Haar sind. Sie messen zum Beispiel, wie und wo das Material der Blätter sich dehnt, vibriert oder schon winzige Schäden entstehen. Defekte werden so frühzeitig erkannt, was die Zeiten vermindert, in denen das Windrad für Reparaturen stillstehen muss, da so die Wartungsintervalle besser und genauer geplant werden können. Auch bei widrigen Witterungsverhältnissen wie Schneefall, Vereisung oder bei Blitzeinschlägen kommen die Glasfasersensoren zum Einsatz, da sie Schäden, die durch diese Wetterlagen entstehen, schneller erkennen können. Eine aktive Schwingungsdämpfung ermöglicht außerdem eine Überwachung der Schwingungsform.

Die Glasfasern, die von den Wissenschaftlern für diese Entwicklung genutzt werden, entsprechen genau denjenigen, die in der Telekommunikation verwendet werden. Allerdings werden die Glasfasern in definierten Abständen mit Lasern bearbeitet. Dadurch entsteht eine Art Spiegel, der das Infrarotlicht, das durch die Faser gesendet wird, reflektiert und im Falle von Dehnung oder Stauchung der Faser die Wellenlänge des reflektierten Lichts verändert. Jedes Gitter wirft nur das Licht einer bestimmten Wellenlänge zurück und lässt die anderen Wellenlängen ungehindert passieren. Aus diesem Phänomen können die Wissenschaftler dann also erkennen, an welchen Stellen der Faser Dehnungen und Stauchungen aufgetreten sind. Sie können diese gleichzeitig messen.

Wenn man den Wissenschaftlern, die an dem Projekt derzeit arbeiten, glauben soll, dann können für den entwickelten Sensor noch weitere Anwendungsgebiete neben den Windrädern gefunden werden. Auch in Autos oder Flugzeugen könnte dieser eingesetzt werden, die ja ebenso wie die Rotorblätter aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt werden. Das Anwendungspotenzial dieses Materials, das in dieser Form erst seit wenigen Jahrzehnten verwendet wird, könnte so extrem erweitert werden. Einsatzmöglichkeiten gibt es zudem im Bauwesen, wo die Überwachung von Hallendächern eine höhere Sicherheit beispielsweise bei schweren Schneelasten gewährleisten könnte. Mehr Informationen über die Messung mit Glasfasersensoren gibt es hier zu lesen: http://www.elektroniknet.de.  


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