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Die zunehmende Größe von Windenergieanlagen führt zu Problemen mit Schwingungen und Deformationen während des Betriebs. Dies schaﬀt den Bedarf an einer ganzheitlichen Überwachung der Anlagen, um Schwingungen und Verformungen, insbesondere von Blättern und Türmen, in der Regelung und Wartung berücksichtigen zu können. Auf dem Markt verfügbare Überwachungssysteme setzen hochpreisige Sensoren ein, die das umfassende Messen von Schwingungen und Deformationen an der gesamten Windenergieanlage unrentabel macht. Zudem fehlt eine intelligente Auswertung der erfassten Daten, um den steigenden Bedarf der Windenergiebranche nach Zustandsüberwachung zu erfüllen.

Die Vorgehensweise umfasst zunächst die Analyse der Anforderungen an das System “Windenergieanlage” aus verschiedenen Perspektiven mit besonderem Hinblick auf Kosteneﬃzienz, Skalierbarkeit, Nachhaltigkeit sowie die Ertragssteigerung. Demonstratoren zur der Messtechnik werden gemäß den Anforderungen mit Hilfe von systematischer Produkteentwicklungsmethoden entwickelt und in Labortests iterativ verbessert. Auch die Datenübertragung, -speicherung und Auswerteplattform werden als Demonstrator implementiert. Anschließend wird die Messtechnik auf verschiedenen Windenergieanlagen installiert, um in Feldtests validiert zu werden. Anhand der Ergebnisse werden die Demonstratoren für einen Einsatz unter realen Bedingungen an einer Windenergieanlage weiter optimiert.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines intelligenten Sensorsystems mit integriertem Auswertealgorithmus auf Basis von Low-Cost-Sensoren. Das Sensorsystem soll drei individuelle Messsysteme sowohl zur Schwingungs- als auch zur Defomationsmessung kombinieren. Eine Auswertungsplattform soll die gemeinsame Bearbeitung der Sensordaten sowie eine ﬂexible Integration verschiedener Analyse-Module ermöglichen. So sollen Betrieb und Wartung von Windenergieanlagen an Schwingungs- und Verformungsverhalten angepasst werden können, um die Eﬃzienz und die Lebensdauer zu steigern. Die Universität Bremen trägt insbesondere die Weiterentwicklung eine Low-Cost Lösung zur Erfassung von Beschleunigungen im industriellen Umfelör bei, um skalierbare Schwingungs- und Deformationsüberwachung zu ermöglichen.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH
Deutsche WindGuard GmbH
SWMS Consulting GmbH
Universität Bremen, Fachgebiet Planung und Steuerung produktionstechnischer und logistischer Systeme (PSPS)