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Supergroße Windturbinenblätter werden in Deutschland getestet

Das Fraunhofer IWES beginnt jetzt mit den Bauarbeiten für einen dritten Rotorblattprüfstand für Windturbinenblätter am Standort Großer Westring in Bremerhaven.

Nach Fertigstellung werden auf der Bank Prototypen auf dem neuesten Stand der Technik mit einer Länge von 115 Metern und mehr getestet.

Etwa 19 Mio. EUR werden in das Projekt “Zukünftiges Konzept für die Dauerfestigkeit von Rotorblättern, Phase II” investiert, mit dem eine Testinfrastruktur mit einem modularen Testblock aufgebaut und neue Forschungsmethoden entwickelt werden. Untersegmente.

Der Standort an der Fischereihafen bietet den Vorteil, dass auf dem Seeweg transportierte Langschaufeln nach Angaben des deutschen Forschungsinstituts nur eine kurze Strecke zur Prüfhalle zurücklegen können.

Fraunhofer IWES
Quelle: Fraunhofer IWES / Peter Sondermann

In den letzten fünf Jahren sind die Abmessungen der neuesten Generation von Rotorblättern von fast 90 Metern auf 115 Meter gestiegen und messen nun die Länge eines Fußballfeldes.

Diese Entwicklung der Lichtgeschwindigkeit hat sogar die Vorstellungen von Branchenexperten übertroffen: Das Fraunhofer IWES hat vor genau zehn Jahren seine 90 Meter lange Testhalle eröffnet.

Die Abmessungen sind weiter gewachsen und die beiden vorhandenen Hallen sind gut ausgelastet. Bisher fehlte dem Institut jedoch die richtige Infrastruktur, um die Anforderungen zum Testen von XXL-Schaufeln internationaler Hersteller zu erfüllen.

Dies soll nun am Standort Bremerhaven behoben und die Bank im Sommer 2022 in Betrieb genommen werden. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanziert das Projekt mit 14,8 Millionen Euro.

Rotorblätter sind für die Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten von Windkraftanlagen von entscheidender Bedeutung. Die Investitionen, die getätigt wurden, um die Qualität der Rotorblattentwicklung sicherzustellen, sprechen für sich: Der 600-Tonnen-Stahltestblock, der das Rotorblatt sichert, kann gekippt und das Blatt über eine zugehörige Vorrichtung auf dem Block um 180 Grad gedreht werden. Darüber hinaus kann die Struktur erweitert und umgebaut werden, wenn Marktveränderungen Anpassungen erforderlich machen.

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Der erste sichtbare Schritt beim Aufbau des Prüfstands ist die Verankerung der 175 Pfähle im sandigen Boden der Baustelle. Diese sorgen dafür, dass die enormen Belastungen, die beim Testen entstehen, übertragen werden. Ein Portalkran zum Anheben des riesigen Rotorblatts ist für eine Last von 120 Tonnen ausgelegt – das entspricht 20 Elefanten. Der nächste Meilenstein ist die Fertigstellung der Testhalle bis Ende des Jahres. Der Testblock und die Messtechnik werden 2022 fertig sein.

Da die Prüfung eines Rotorblatts mehrere Monate dauern kann, erhöht der dritte Prüfstand nicht nur die Kapazität, sondern stärkt auch Bremerhaven als Standort des IWES-Instituts. Das Land Bremen und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützen das Infrastrukturprojekt mit EFRE-Mitteln in Höhe von rund 4 Mio. EUR

Intelligentere Tests

IWES-Rotorblattexperten hoffen auch, das Testen durch die Entwicklung neuer Methoden intelligenter zu gestalten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt beispielsweise auf der biaxialen Prüfung kompletter Schaufeln. Bei diesem Prüfverfahren wird das Rotorblatt sowohl in Aufprall- als auch in Schwenkrichtung entlang seiner Quer- und Längsachse bewegt und das strukturelle Verhalten unter Last mittels Sensoren gemessen. Dadurch ist es möglich, eine besonders realistische Lastverteilung zu simulieren.

„Unsere kürzlich vorgestellte SG 14-222 DD-Turbine mit einer Leistung von bis zu 15 MW verfügt über Schaufeln mit einer Rekordlänge von 108 m. Schaufeltestanlagen für extrem große Offshore-Schaufeln sind entscheidend, um die internen Validierungsziele und Zertifizierungsstandards zu erreichen um das Design und die Leistung unserer Windturbinenblätter zu optimieren und gleichzeitig deren Zuverlässigkeit zu gewährleisten. “” sagte Vicente Garcia, Leiter des Validierungsmittelmanagements von Siemens Gamesa.

Das segmentierte Testen, d. H. Das Testen von Untersegmenten des Rotorblatts, bietet ebenfalls große Vorteile: Die höheren Eigenfrequenzen der Untersegmente im Vergleich zum gesamten Rotorblatt reduzieren die Testzeit erheblich, in einigen Fällen um mehrere Monate. Ziel dieser Aktivitäten ist es sicherzustellen, dass experimentelle Tests von sehr langen Rotorblättern für Hersteller wirtschaftlich rentabel bleiben. Dadurch können Messer in Zukunft präziser konstruiert werden, was wiederum Kosten und Gewicht spart.

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Emilie Geissler

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