A szélturbinák karbantartása és a potenciális gyengeségek azonosítása költséges és időigényes, különösen a tengeri telepítések esetében. Ennek eredményeként a rotorlapátokat gyakran nagy költségekkel cserélik, akár pusztán gyanú esetén is. A Fraunhofer Integrált Áramkörök Intézete (IIS) a Fraunhofer Szélenergia Rendszerek Intézetével (IWES) együttműködve kifejlesztett egy megoldást, amely lehetővé teszi a lapátokon belüli repedések és törések távolról történő észlelését korai szakaszban.
A rotorlapátokban lévő repedések, törések vagy erózió ismételten a szélturbinák meghibásodásához vezet. A tengeri szélerőművek különösen veszélyeztetettek, mivel különösen erős szélnek, esőnek és viharoknak vannak kitéve a tengeren. Az ellenőrzések összetettek és költségesek a nehéz hozzáférhetőség miatt, ezért a rotorlapátokat néha még gyanú esetén is kicserélik. A költségek lapátonként és esetenként jóval meghaladhatják a 200 000 eurót.
A Fraunhofer IIS egyik részlege együttműködik a Fraunhofer IWES-sel egy megoldáson: „Szerkezethang-érzékelők segítségével szeretnénk megbízhatóan távolról monitorozni a rotorlapátok károsodását – és ezáltal hozzájárulni a szélturbinák rendelkezésre állásának és megbízhatóságának biztosításához” – magyarázza Björn Zeugmann, a Fraunhofer IIS analóg integrált áramkör-tervezés területének csoportvezetője, a projekt célját ismertetve.
Kollégáival együtt a tudós egy speciális chipet fejlesztett ki a szerkezeti hangérzékelőben való használatra. Az egyes rotorlapátok belsejébe ragasztott érzékelők a lapátszerkezeten áthaladó hanghullámokat érzékelik. A kihívás abban rejlik, hogy az anyag – ellentétben például egy acélgerendával – nem homogén, hanem a rotorlapátok különböző rétegekből állnak. Az újonnan kifejlesztett chip jeleket, úgynevezett felületi hullámokat érzékel, amelyek sérülés, például repedés esetén keletkeznek. Ezután továbbítja azokat például mobilhálózaton keresztül.
Ennek a chipnek az egyedülálló tulajdonsága, hogy a hagyományos mérési módszerekkel, például a radarrendszerekkel vagy a drónokkal ellentétben, amelyek minden nyers adatot rögzítenek és továbbítanak, a drezdai kutatók által kifejlesztett új chip csak feltűnő információkat továbbít: „Egy akusztikus rendszert használunk, amely a hangjai alapján érzékeli a károkat, és így meg tudja különböztetni például a lapát belsejében kialakuló repedést a töréstől” – magyarázza Björn Zeugmann. A Fraunhofer IWES egy előzetes projektben fejlesztette ki ezt az akusztikus megoldást. A jellemző tulajdonságok kinyerésével az adatmennyiség jelentősen csökken, ami eleve lehetővé teszi a mobilhálózaton keresztüli átvitelt. „A chipünk folyamatosan figyel – és ezért ideális esetben még a rotorlapáton belül képes osztályozni és továbbítani a potenciális károkat.”
Ez lehetővé teszi annak jövőbeni megállapítását, hogy történt-e kár, és a legrosszabb esetben, hogy le kell-e állítani a rendszert. Továbbá csökkenthető és optimalizálható a nehezen megközelíthető tengeri szélerőművekhez szükséges szükségtelen szervizelés: a károk hosszabb időn keresztül nyomon követhetők. Ha a károk fokozódnak és zajkibocsátással járnak, ezt észlelni lehet: a technikusok ezután célzott ellenőrzéseket és szükség esetén javításokat végezhetnek.
A korábbi mérési módszerekhez képest az új megoldás kisebb, energiahatékonyabb és jelentősen hatékonyabb adatfeldolgozást biztosít, mivel csak csökkentett adatcsomagokat továbbít. Ezáltal nincs szükség nagy internetkapcsolatra a releváns információk szélerőművekből a szárazföldi helyszínekre történő továbbításához.
Két korábbi projektben a Fraunhofer IIS a Fraunhofer IWES-szel közösen már kifejlesztette a chip első prototípusát, amely a károk észlelésére használható. A további projekt június 1. óta fut. Ebben a projektben a kutatók célja a teljes rendszer bővítése, és a jövőben a villámcsapások – és azok lehetséges következményeinek – észlelése is. Ez jelenleg nem lehetséges, de ez a kiegészítő információ kulcsfontosságú, különösen a tengeri szélerőművek esetében.
Olvassa el
Szélturbinák pusztították el a meseszerű erdőt Kassel közelében | Pugnalom
Tengeri szélerőművekből származó festékrészecskék terjedtek a tengerben | Pugnalom
