Intelligentes Condition Monitoring für Blattlager in der Windenergie

Der Teststand soll helfen, die Condition Monitoring Systeme für Windenergie-Anlagen zu verbessern. Seine genaue Bezeichnung lautet BEAT1.1 (Bearing Endurance and Acceptance Test Rig). Das Fraunhofer IWES setzt ihn im Projekt Forschungsprojekts iBAC (Intelligent Bearing Amplitude Control) ein. Dabei testet das Institut Rotorblattlager der Projektpartner Enercon, Dataletics und IMO 100 in kleinem Maßstab.

Ziel ist es, eine schonendere Pitchregelung und ein durch künstliche Intelligenz (KI) gestütztes Zustandsüberwachungssystem für Blattlager zu entwickeln. Die Testergebnisse sollen dafür eine Datenbasis schaffen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das dreijährige Projekt mit 2,15 Mio. Euro.

Rotorblattlager bei Windenergie-Anlagen stark belastet

Die Rotorblattlager einer Windenergieanlage (WEA) sind starken Belastungen ausgesetzt. Beim Betrieb der Anlage entstehen Schwingungen. Diese führen dazu, dass die Schmierbedigungen zwischen Wälzkörper und Lagerlaufbahn ungünstig sind. Das kann zu Schäden bis hin zum Versagen der Blattlager führen. Damit gehen Ertragsausfälle und Reparaturkosten einher. Im Rahmen des Projekts iBAC soll nun ein intelligentes Condition Monitoring System für die Rotorblattlager von Windenergie-Anlagen entstehen. Es soll alles gleichzeitig berücksichtigt: den Energieertrag, den Schutz der Blattlager und die Lebensdauer der Anlage.

„Wir kombinieren unsere Versuche an den skalierten Wälzlagern mit Simulationen der gesamten Windenergieanlage und wollen somit einen optimalen Kompromiss zwischen Lagerschädigung, Ertrag und der Belastung der Windenergieanlage finden,“ erklärt Arne Bartschat, Gruppenleiter Großlager am Fraunhofer IWES und Projektleiter. Die Daten aus den Tests dienen der Charakterisierung des Verschleißverhaltens oszillierend betriebener Blattlager. Gleichzeitig lernen die Forscher:innen damit damit das KI-gestützte Blattlagerüberwachungssystem an. Indem sie die Daten per Simulation auf Windenergie-Anlagen übertragen, entsteht ein Mehrwert für deren Betrieb und die Zuverlässigkeit. Dabei hilft auch die enge Kooperation mit den Projektpartnern aus der Industrie.

„Moderne, lastreduzierende Pitchregler können für das Blattlager zu ungünstigen Betriebsbedingungen führen. Wir möchten hier gemeinsam im Projekt iBAC Abhlife schaffen“, erläutert Sebastian Bauer, Projektleiter bei Enercon. Weitere Projektpartner sind das Start-up Dataletics und das Zulieferunternehmen IMO.

Sechs Teststände für Windenergie-Blattlager

Das BEAT1.1 eignet sich für Blattlager mit weniger als einem Meter Durchmesser. Es ergänzt den bestehenden Prüfstand BEAT6.1, auf dem Lager mit bis zu 6,5 m Durchmesser getestet werden. Insgesamt betreibt das Fraunhofer IWES in Hamburg sechs Lagerprüfstände für Größen von 0,18 bis 6,5 m. Das Design des BEAT1.1 ist vergleichbar mit dem des BEAT6.1. Auf dem Teststand lassen sich statische und dynamische Lasten in sechs Freiheitsgraden erzeugen. Somit können realitätsnahe und für die Windenergie spezifische Situationen für je zwei zeitgleich getestete Lager erzeugt werden. Mit kurzen Rüstzeiten und skalierten Blattlagern will das Fraunhofer IWES zukünftig in kurzer Zeit eine hohe Anzahl von Lagern testen.

Höhere Zahlen gibt es auch beim geplanten Ausbau der Windenergie.

11.6.2021 | Quelle: Fraunhofer IWES | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH