Die Nase im Wind
Wenn Windenergieanlagen das ganze Jahr ihre Nase in den Wind halten, geht das auf die Knochen. Im EU-Projekt „Shearios“ entwickelt DEKRA Tochter Visatec mit Partnern ein Roboterfahrzeug, das die Technologie der Shearografie zum Einsatz bringt.
Die Servicetechniker arbeiten in bis zu 170 Metern Höhe an Nabe und Rotoren. Foto: REpower Systems AG
Ein wirklich cooler Roboter sollte eigentlich einen Namen wie R2-D2 oder C-3PO tragen. Im Science-Fiction-Universum von Star Wars würde ein robotisches System wie der VT 610 ICMCL mit dieser Bezeichnung jedenfalls keine Karriere machen. Dabei legt der von der DEKRA Tochter Visatec entwickelte Fahrwagen mit seinem rund 60 Zentimeter langen und ebenso breiten Fahrgestell durchaus zukunftsträchtige Eigenschaften an den Tag. Der VT 610 ICMCL ist ein echter Klettermax, der sich mithilfe eines Vakuummotors auf nicht-magnetischen Oberflächen förmlich festsaugt. Ein wulstiger Mantel aus Spezialgummi schließt die Vakuumkammer luftdicht ein, während ein filigraner Kettenantrieb dafür sorgt, dass das 13,6 Kilogramm schwere Wägelchen unbeirrt in gefährliche Weiten vordringt. Besonders wohl fühlt sich das ferngesteuerte Inspektionssystem in Industrieanlagen mit Tanks, Behältern und Kaminen. In naher Zukunft könnten auch Windkraftwerke zu einem Arbeitsplatz für den kleinen Roboter werden.
Regen, Frost und Blitzeinschläge machen Windkraftanlagen zu schaffen
Im EU-Forschungsprojekt „Shearios“ spielt der Fahrwagen VT 610 ICMCL bereits eine tragende Rolle. Die seit 2014 zu DEKRA gehörende Robotik-Firma Visatec mit Sitz im Allgäu gehört zu einem Konsortium mit sieben Partnern aus der Energiebranche, das sich die mobile mechanisierte Inspektion von Rotoren mit dem Messverfahren Shearografie auf die Fahne schreibt. Der VT 610 ICMCL soll dabei als Träger für das Prüfsystem fungieren. Tatsächlich ist der Bedarf für Inspektionen riesengroß. Allein in Deutschland halten rund 30.000 Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von über 56.000 Megawatt ihre Nasen zur Stromerzeugung in den Wind. Über die typische Lebensdauer einer Anlage von 20 Jahren gesehen, machen Regen, Frost und Blitzeinschläge den Rotorblättern schwer zu schaffen. Die Folgen sind Risse in der Blattschale, Erosionsschäden an der Anströmkante oder Blitzschäden an der Blattspitze. Im schlimmsten Fall kann ein Mangel dazu führen, dass ein Blatt abreißt. Es liegt also auf der Hand, dass Windenergieanlagen regelmäßig untersucht und gewartet werden müssen.
Anlagenbetreiber setzen zur Inspektion auf technologische Systeme
Kletterer mit Seilzugangstechnik inspizieren das Rotorblatt mittels Sicht- und Klopfprüfung. Foto: juwi Holding AG
In der Praxis ist das häufig ein Job für Industriekletterer, die in schwindelnden Höhen von bis zu 170 Metern die Anlagen unter die Lupe nehmen. Dazu müssen sich die Kletterprofis von der Nabe aus am Rotorblatt abseilen und Stück für Stück die Oberfläche inspizieren. Bei großen Anlagen kann die Prüfung einen ganzen Tag dauern. Logisch, dass in dieser Zeit kein Strom produziert wird. Die Anlagenbetreiber haben daher ein großes Interesse daran, dass die Inspektionen zügig über die Bühne gehen. Deshalb kommen mittlerweile auch hochauflösende Kameras am Boden und mit Kameras ausgestattete Drohnen zum Einsatz. Hier wie dort dient die Technologie dazu, eine Bestandsaufnahme über den Zustand der Rotorblätter zu erhalten. Eben dieses Ziel verfolgt jetzt auch das EU-Projekt „Shearios“. Die Shearografie ist eine optische ganzflächige Prüfmethode, die sich für eine Fehlererkennung in Verbundwerkstoffen eignet. Das laserbasierte System arbeitet mit einer Spezialkamera und blickt gewissermaßen unter die Oberfläche des Werkstoffes. Mit seiner Messtechnik detektiert es Verformungen und Unregelmäßigkeiten. Aus dem hochauflösenden Bild, das die Kamera zur Auswertung übermittelt, kann der Prüfer auf den Fehler schließen.
Der Operator des Fahrwagens hat sicheren Boden unter den Füßen
Ein typisches Szenario für den Einsatz des Systems sieht vor, dass der Operator den Fahrwagen mit dem installierten Messsystem mithilfe von Joysticks manövriert. Die Verbindung zwischen Fahrwagen und Steuereinheit sowie zwischen Kamera und Laptop erfolgt jeweils über spezielle Kabel, die das Fahrzeug in einem Bündel hinter sich herzieht. Wenn der Operator dem VT 610 ICMCL die Sporen gibt, wieselt das Wägelchen mit vier Metern in der Minute die Rotorblätter rauf und runter. Handfester Vorteil: Operator, Prüfer und Servicetechniker haben während der gesamten Inspektion sicheren Boden unter den Füßen, während der Fahrwagen hoch oben auf den Rotorblättern die menschlichen Augen ersetzt. Aktueller Stand von „Shearios“: Das System befindet sich in der Design-Phase.
Der vielseitige Fahrwagen VT 610 ICMCL ist der perfekte Träger für ein Sheariosystem. Foto: ICM
Die Ingenieure tüfteln noch daran, wie sich die Messtechnologie optimal auf dem Fahrwagen befestigen lässt. Zu klären ist auch, wie der VT 610 ICMCL am effizientesten seine Startposition auf dem Rotorblatt erreicht. In vier, fünf Monaten sollen auf den On- und Offshore installierten Windkraftanlagen des britischen Projektpartners EDF Energy die ersten Praxistest stattfinden. Die Ergebnisse des Projektes „Shearios“ sollen bis Ende 2020 vorliegen.
