Ob Sturmtief oder Orkan: Unwetter nehmen immer mehr zu und richten zum Teil verheerende Schäden an. Auch Windkraftwerke sind von diesen hohen Windgeschwindigkeiten betroffen und müssen oft schon sehr früh abgeschaltet werden. Forscher wollen nun in einem neuen Projekt die Sicherheit der umweltfreundlichen Windanlagen verbessern. Sie entwickeln einen intelligenten Sensor, der die Rotorblätter überwacht und rechtzeitig vor einer drohenden Überlastung durch Stürme warnt.
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Das neue System soll die Durchbiegung des Rotorblatts bei starkem Wind messen und noch weitere Zustandsinformationen liefern. Dazu wird eine optische Kunststoff-Faser ins Blatt eingebaut und deren Längenänderung durch die Belastung mit hoher Genauigkeit gemessen.
„Zwar gibt es schon faseroptische Sensoren für diesen Zweck, aber die sind viel zu kostspielig, um sie in großem Umfang einzusetzen“, erläutert Professor Hans Poisel vom Anwendungszentrum für polymeroptische Fasern (POF-AC) der Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule Nürnberg. „Unser POF-Sensor wird um Größenordnungen preiswerter sein und damit für die Kraftwerksbetreiber leichter akzeptabel“.
Optimales Material trotzt Blitzen
Wegen der Gefahr von Blitzeinschlägen muss das Material der Sensoren elektromagnetisch immun sein. „Faseroptische Sensoren erfüllen das zu hundert Prozent und bieten sich deshalb optimal an“, ist sich Poisel sicher. Weitere Vorteile sieht er im geringen Platzbedarf, dem schnelle Ansprechen und der sehr hohe Empfindlichkeit der Sensoren.
In Vorarbeiten hat das POF-AC sich schon an die Leistungsgrenzen des Sensors herangetastet und kann derzeit Längenänderungen von zehn Mikrometern bei einer Faserlänge von einem Meter sicher nachweisen. Für ein Rotorblatt, das in der Regel 30 Meter lang ist, entspricht dies einer Längenänderung von 0,3 Millimeter oder drei Haarbreiten.
Bereits bis Ende 2009 soll mindestens ein Windkraftwerk mit den neuen Sensoren ausgestattet sein und dann hoffentlich mehr Leistung bei mehr Sicherheit bringen, weil die POF-Sensoren Wache halten.
(idw – Fachhochschule Nürnberg, 21.03.2007 – DLO)
