Digitale Lebensdauerprognose für Windrotoren
Faserverstärkte Kunststoffe sind als Werkstoff für Rotorblätter von Windkraftanlagen und damit für die Energiewende unverzichtbar. Mit Hilfe digitaler Zwillinge soll künftig eine präzise Vorhersage der Materialermüdung ermöglicht werden, um die Nutzungsdauer von Windkraftanlagen zu optimieren.
Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) werden in großem Umfang zum Bau von tragenden Strukturen in Windkraftanlagen eingesetzt. Wechselnde mechanische Lasten können in diesen Strukturen, wie z.B. Rotorblättern, zu einer allmählichen Veränderung des Materials – der sogenannten Ermüdung – führen und die Funktionsfähigkeit der Anlagen gefährden. Nach dem Boom der letzten Jahrzehnte im Bereich Windenergie werden in Deutschland zurzeit nur noch wenige Kapazitäten neu installiert. Gleichzeitig erreichen mehr und mehr Anlagen das Ende ihrer Lebensdauer. Bei einer derzeit in Deutschland installierten Gesamtleistung von ca. 53 Gigawatt stehen bis zum Jahr 2025 ca. 16 Gigawatt an installierter Leistung vor der Entscheidung: Weiterbetreiben oder vom Netz nehmen?
Ziele des Projektes
Das Forschungsvorhaben SensoTwin verfolgt das Ziel, die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens von FVK voranzutreiben und dabei virtuell Fertigungsdefekte und Streuungen der Materialeigenschaften zu berücksichtigen. Hierbei werden Strukturen zur Haltung von Materialdaten und darauf aufbauend eine Software-App zur Berechnung der Betriebsfestigkeit von FVK entwickelt. Diese digitalen Werkzeuge werden einen dringend benötigten Beitrag leisten, die Rezertifizierung bestehender Windkraftanlagen zu verbessern. So können etwa Alt-Anlagen über die bei Inbetriebnahme berechnete Lebensdauer hinaus betrieben werden und im Lichte des stockenden Zubaus neuer Anlagen dazu beitragen, dass Deutschland seine Klimaziele erreicht.
