Herausforderungen in der Rotorblattüberwachung für Windenergieanlagenbetreibende

Rotorblätter von Windenergieanlagen stehen im Zentrum der Energieerzeugung. Sie arbeiten unter ständig wechselnden und oft extremen Bedingungen. Von Böen, Nachlaufströmungen und Windscherung bis hin zu Blitzeinschlägen oder Eisbildung: Zahlreiche Stressfaktoren können die Leistung und Lebensdauer der Blätter beeinträchtigen.

 

In diesem Beitrag beleuchten wir die größten Herausforderungen bei der Überwachung von Rotorblättern und zeigen, wie eine kontinuierliche, sensorbasierte Überwachung dabei hilft, Stillstandszeiten zu reduzieren, teure Reparaturen zu vermeiden und Ihre Anlagen optimal zu nutzen.

Rotorblätter sind darauf ausgelegt, die Energie des Winds möglichst effizient zu nutzen. Sie sind rund um die Uhr in Betrieb und dabei verschiedensten Einflüssen ausgesetzt. Ohne kontinuierliche Überwachung bleiben Schäden häufig unentdeckt, bis es zu erheblichen Stillstanszeiten und Sicherheitsrisiken kommt.

 

Ein tiefes Verständnis dieser Risiken ist entscheidend für eine vorausschauende Instandhaltung und den langfristigen Schutz Ihrer Anlagen.

Die Rotorblätter von Windenergieanlagen sind mit einigen Anforderungen konfrontiert. Dazu zählen:

• Windlasten: Aerodynamische Kräfte wirken dauerhaft auf die Rotorblätter. Windrichtung und -geschwindigkeit variieren stark und verursachen Materialermüdung, die langfristig zu strukturellen Schäden führen kann.
• Temperaturschwankungen: Extreme Hitze im Sommer und Frost im Winter erzeugen thermische Spannungen. Diese begünstigen Risse und Delaminierung.
• Feuchtigkeit & Eis: Eisbildung führt zu Unwucht, Leistungsverlust und strukturellen Schäden – besonders kritisch bei unregelmäßigen Inspektionsintervallen.
• Schlag durch Fremdkörper: Hagel, Staub, Vögel oder Sandpartikel können Erosion oder Mikrodefekte verursachen.
• Produktionsbedingte Schwachstellen: Nicht sichtbare Herstellungsfehler wie Delaminationen, Lufttaschen oder unzureichende Klebungen entwickeln sich unter Belastung zu ernsten Problemen.
• Spannungskonzentrationen: Bohrungen oder scharfe Kanten sind prädestiniert für Rissbildung.
• Transportschäden: Schon vor der Inbetriebnahme entstehen Schäden durch falsche Handhabung oder Vibrationen beim Transport.

 

Diese Einflüsse wirken oft gleichzeitig – und machen eine kontinuierliche Überwachung von Schäden unerlässlich.

Zu den häufigsten Schadensarten zählen:

• Blitzeinschläge: Blitzeinschläge sind eine der Hauptursachen für Ausfälle. Besonders gefährlich sind aufwärtsgerichtete Blitze, die für viele Blitzschutzsysteme schwer zu erfassen sind*.
• Erosion: Insbesondere an der Blattvorderkante entstehen durch Regen, Sand oder Salz signifikante Substanzverluste.
• Oberflächenrisse: Verursacht durch UV-Strahlung, mechanische Belastung oder Temperaturzyklen. Kleine Risse können sich unbemerkt ausweiten und zu schwerwiegenden Schäden werden**.
• Transportschäden: Durch fehlerhafte Lagerung, unsachgemäßes Heben oder Straßenerschütterungen entstehen kritische Mikroschäden.
• Delamination: Eine Schwächung der Verbindung zwischen Materialschichten – meist tief im Inneren verborgen, aber mit großer Auswirkung***.

 

Selbst kleinste Mängel führen zu langfristigen Schäden, wenn sie nicht rechtzeitig erkannt und behoben werden. In der Podcast-Reihe Uptime Wind Energy betonten die Expert:innen Allen Hall, Rosemary Barnes, Joel Saxum und Philip Totaro, dass Blattschäden der Branche jährlich Hunderte Millionen US-Dollar kosten – mit Blitz- und Risse im Wurzelbereich zählen dabei zu den Hauptursachen****.

Wird ein Schaden nicht rechtzeitig erkannt, kann das gravierende Auswirkungen haben:

• Steigende Wartungskosten: Aus kleinen Schäden werden schnell große Reparaturen – bis hin zum Austausch kompletter Blätter.
• Sicherheitsrisiken: Instabile Rotorblätter gefährden nicht nur die Anlage, sondern auch Personal und umliegende Infrastruktur.
• Ungeplante Stillstände: Schäden führen zu Ausfällen, die sich direkt auf die Stromproduktion und den wirtschaftlichen Ertrag auswirken.
• Produktionsverluste: Aerodynamische Störungen durch Schäden reduzieren den Energieertrag und damit den ROI.

 

Gerade bei größeren Windparks mit wechselnden Inspektionszyklen können Schäden lange unentdeckt bleiben. Eine lückenlose Überwachung reduziert dieses Risiko erheblich.

Eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit ermöglicht es Betreibenden, gezielt und effizient zu handeln:

• Ausgelöste Inspektionen anstelle kostspieliger regelmäßiger Überprüfungen ermöglichen es den Betreibern, die Wartungsplanung zu optimieren und unerwartete Ausfallzeiten zu reduzieren.
• Die Überwachung bereits beschädigter Blätter ermöglicht es, den Schadensverlauf nachzuvollziehen und den Zeitpunkt für dringend notwendige Reparaturen zu bestimmen. Das ist besonders hilfreich bei schwerwiegenden Schäden oder wenn personelle bzw. finanzielle Ressourcen regelmäßige Inspektionen einschränken.

 

EOLOGIX-PING bietet vielfältige Lösungen für die kontinuierliche Überwachung – von der Oberflächenschadenserkennung und strukturellen Überwachung der Rotorblätter bis hin zur Erkennung von Blitzeinschlägen und Vereisung. Ganz gleich, ob Sie lediglich einen schnellen Statuscheck oder eine detaillierte Leistungsanalyse benötigen – unsere Sensorlösungen passen sich Ihrem individuellen Monitoring-Bedarf an.

Referenzen:

*Garolera, A.C., Madsen, S.F., Nissim, M., Myers, J.D., Holboell, J. (2016): Lightning damage to wind turbines blades from wind farms in the US. IEEE Transactions on Power Delivery, 31(3): 1043-1049. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2014.2370682

 

**Zhou, Q.; Liu, C.; Bian, X.; Lo, K.L.; Li, D. (2018): Numerical analysis of lightning attachment to wind turbine blade. Renew Energy, 116 Pt A, 584-593.

 

***The Energy Mix: ‚Substantial Damage‘, No Injuries as Freight Trains Hits Wind Turbine Blade. https://www.theenergymix.com/substantial-damage-no-injuries-as-freight-train-hits-wind-turbine-blade/

 

**** Uptime Wind Energy Podcast of Weather Guard Lightning Tech „How Low Cost CMS Stops Catastrophic Damage“. https://www.youtube.com/watch?v=HmfIpzvhcPM (04.03.2025)