Präzisere Kontrolle von Windkraftanlagen durch innovatives Verfahren

Wie stark verbiegen sich Rotorblätter von Windkraftanlagen im laufenden Betrieb und wie lässt sich dieser Effekt präzise messen, ohne sie stillzulegen? Mit dieser Frage beschäftigte sich die Geoinformatikerin Martina Göring, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Angewandte Photogrammetrie und Geoinformatik (IAPG) der Jade Hochschule, in ihrer Dissertation „Entwicklung und Validierung eines Laserscanner-basierten Messverfahrens zur Erfassung bewegter Rotorblätter“. Sie entwickelte ein neuartiges Verfahren und Gerät, womit Lasermessungen und photogrammetrische Aufnahmen kombiniert und dadurch Verformungen an Rotorblättern exakt erfasst werden können.

Markierungsfreie Vermessung im Betrieb

Das Konzept von Göring nutzt vier synchronisierte Laserdistanzmesser und mehrere Kameras, die auf das Rotorblatt ausgerichtet sind. Über einen eigens erstellten Algorithmus werden die eindimensionalen Laserdaten in ein dreidimensionales Koordinatensystem übertragen. Dadurch lassen sich komplexe, dynamische Verformungen wie Verdrehungen sehr präzise analysieren – ohne aufwändiges Anbringen von Markierungspunkten. 

Einsparpotenziale für Windenergieanlagen

Neben der Überwachung der Rotorblattverformungen eröffnet die Arbeit von Göring neue Perspektiven, um Betriebsbedingungen und Wartungsstrategien von Windkraftanlagen zu optimieren. Fließen die hochgenauen Daten in Verformungsanalysen ein, lassen sich potenzielle Schäden frühzeitig erkennen und wird eine Effizienzsteigerung der Energieerzeugung möglich. Görings Forschungsarbeit leistet damit einen Beitrag zur Weiterentwicklung nachhaltiger und kostengünstiger Technologien im Bereich der erneuerbaren Energien. „Für Probleme, die in der Anwendung auftreten, kreative Lösungen zu finden und dabei mit unserer Messtechnik die passenden Ansätze zu entwickeln, ist für mich ein großer Antrieb“, beschreibt Göring ihre Motivation. 

Ergebnisse auf hohem wissenschaftlichen Niveau

Die Dissertation wurde gemeinsam betreut von Prof. Dr. Hans-Gerd Maas (TU Dresden), Prof. Dr. Thomas Luhmann (Jade Hochschule) und Prof. Dr. Markus Gerke (TU Braunschweig). Martina Göring verteidigte sie erfolgreich an der Technischen Universität Dresden. „Die größte Herausforderung lag in der Bewältigung der Dimensionen moderner Windenergieanlagen sowie in der Erreichung einer Messgenauigkeit von unter einem Zentimeter bei Distanzen von über 120 Metern“, erklärt Prof. Dr. Thomas Luhmann, emeritierter Professor für Photogrammetrie und Fernerkundung und Betreuer der Arbeit am IAPG. „Martina Göring hat die Konzeptentwicklung, praktische Umsetzung und die umfangreichen Labor- und Feldversuche selbstständig durchgeführt. Ihre Ergebnisse wurden auf hohem wissenschaftlichen Niveau in mehreren Publikationen veröffentlicht.“ 

Hintergrund

Die Finanzierung der Promotion erfolgte unter anderem aus Mitteln von Jade2Pro. Das hochschuleigene Förderprogramm hat zum Ziel, den wissenschaftlichen Nachwuchs der Jade Hochschule zu fördern. Seit 2014 entstanden durch Jade2Pro in 24 Promotionsprojekten Stellen für wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Weitere Informationen: www.jade-hs.de