Ein wesentliches Konstruktionsziel für Windturbinen und deren Betrieb ist eine hohe Effizienz. Unerwartete Rotorblattschäden mindern die Effizienz, indem sie Ausfallzeiten und Kosten für Wartung, Reparatur und Austausch verursachen. Die Zustandsüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) des Rotorblattes hilft, schnell zu reagieren und diese Belastungen zu minimieren. Ziel des Forschungsprojektes ist es, den Weg für eine neue Generation von Structural Health Monitoring-Systemen zu ebnen, die Schäden in frühen Stadien zuverlässig erkennen.

Motivation
Beim Betrieb einer Windkraftanlage ist die Beschädigung des Rotorblattes ein ernsthaftes Problem und muss berücksichtigt werden. Die Rotorblätter sind während der gesamten Lebensdauer,
die mindestens 20 Jahre betragen soll, unterschiedlichen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Selbst kleine Blattschäden können sich im Laufe der Zeit akkumulieren und zu strukturell relevanten Schäden führen. Deshalb sind in vielen Ländern regelmäßige Sichtprüfungen vorgeschrieben. Diese Inspektionen können jedoch keine sofortige Schadensfeststellung ermöglichen. Neben dem Sicherheitsrisiko eines unentdeckten Schadens wird die wirtschaftliche Belastung angesichts der Kosten für Reparatur, Ersatz und Ausfallzeiten bei einem Anstieg des Schadens rasch zunehmen. Ein System, das Mängel in einem frühen Stadium zuverlässig erkennt, kann helfen, schnell zu reagieren und größere Schäden zu vermeiden. Ein solches System ermöglicht es dem Betreiber einer Windkraftanlage die Betriebssicherheit zu erhöhen und die wirtschaftlichen Belastungen zu minimieren. 

Herausforderungen & Highlights
Das wesentliche Ziel des Projekts ist es, globale und lokale SHM-Methoden für Rotorblätter von Windkraftanlagen zu entwickeln, zu kombinieren und zu testen. Nach einem multivariaten Verfahren sollen verschiedene strukturmechanische und akustische Ansätze, die unterschiedliche Indikatorparameter erfassen können, berücksichtigt werden.

In einem Teil des Projektes wird ein neuer Schallemissionsansatz untersucht. Während andere Ansätze Ultraschallwellen an der Oberfläche des Materials mit vielen Sensoren messen, schlagen wir vor, den Luftschall in hörbaren Frequenzen und nur etwa drei Sensoren zu verwenden. Das höhere Risiko von Blitzschäden bei verdrahteten elektrischen Sensoren wird durch die Verwendung von faseroptischen Mikrofonen vermieden. Umgebungsgeräusche können mit einer ausgeklügelten Signalverarbeitung verarbeitet werden, was den Ansatz robust für den Betrieb unter realen Bedingungen macht. 

Mögliche Anwendungen & Zukunftsfragen
Ziel des Projekts ist es, den Weg zu einem Rotorblattschaden-Erkennungssystem zu ebnen, das Schäden in frühen Stadien zuverlässig erkennt. Ein weiteres Ziel ist es, nützliche Informationen über den Schaden zu gewinnen, z. B. seine Lokalisierung und eine Abschätzung seiner Relevanz.