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Dresden Lokales Wie eine Dresdner Forscherin mit Manschetten Windstrom billiger machen will
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19:39 19.10.2019
Wie ein Armband umschließt die Mess-Manschette die Stahlstrebe. Quelle: IKTS / Juergen Loesel
Dresden

Damit Windstrom vom Meer billiger wird, hat Bianca Weihnacht eine Art „Gesundheits-Armband“ für Offshore-Windkraftparks entwickelt. Diese Ultraschall-Manschette legt die Wissenschaftlerin vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) Dresden künftig den langen Stahlbeinen an, mit denen die riesigen Offshore-Windkraftparks vor der deutschen Küste in Nordsee und Ostsee stehen. Ultraschall-Sensoren an der Manschette melden sich dann automatisch per Funk, wenn es Probleme unter Wasser gibt.

Dadurch müssen die Betreiber nicht mehr so oft Taucher auf den Grund schicken, um – mit dem Messer in der Hand – die Stahlkonstruktionen auf Risse oder andere Probleme zu untersuchen. „Wir wollen damit die Wartungskosten für Offshore-Windparks deutlich senken“, sagte Bianca Weihnacht. Zudem sorge diese Fernwartungs-Technologie für mehr Sicherheit für die Taucher und für die Plattformen.

Windstrom vom See – hohe Kosten wegen Wartungsaufwand

Hintergrund: Im Meer verankerte Windenergie-Anlagen liefern zwar viel Strom, sind aber teuer – sowohl beim Aufbau als auch im laufenden Betrieb. Folge: Jede auf See erzeugte Kilowattstunde Windstrom kostet durchschnittlich elf Cent und damit fast doppelt so viel wie eine an Land generierte. Etwa ein Viertel dieser Kosten entstehe durch den hohen Wartungs- und Service-Aufwand für die Meeresplattformen. Dazu gehört, die Stahlverankerungen, auf denen diese Windparks im Meer ruhen, im Abstand von höchstens vier Jahren gründlich auf Schäden zu überprüfen. Dafür werden die Taucher mit ihren Ausrüstungen per Schiff zu den Offshore-Anlagen transportiert. Sie müssen dann alle Stahlstreben und vor allem deren Schweißnähte manuell durchchecken. Dafür müssen sie die kritischen Stellen oft erst mit Messern freihacken, um salzige Ablagerungen, Algen und andere angepappte Schichten zu entfernen. Und all dies ist wiederum nur bei halbwegs ruhiger See möglich, nicht ganz ungefährlich und zudem teuer.

Dr. Bianca Weihnacht zeigt im Fraunhofer-Institutszentrum in Dresden eine von ihr entwickelte Sensormanschette für Windkraftwerke im Meer. Quelle: Heiko Weckbrodt

Schadenserkennung per WLAN-Funk

Deshalb hat Weihnacht ihre Manschetten entwickelt. Einlaminiert sind darin Ultraschallsender, Sensoren, Funkmodule und Induktionsschleifen, um die Elektronik berührungslos mit Strom versorgen zu können. Und all diese Bauteile müssen zudem sehr dünn sein, damit die Manschette dem Meer und seinen großen wie ganz kleinen Bewohnern möglichst wenig Angriffsfläche bietet. Ist das Band einmal über eine Schweißnaht gestreift, senden die integrierten Impulsgeber Ultraschallwellen aus, die sich bei ihrer Wanderung durch den Stahl verändern – je nachdem, ob sie auf Risse treffen oder nicht. Aus dem Ausbreitungsmuster können die Manschetten-Sensoren dann erkennen, ob eine Schweißnaht aufzureißen droht. „Das kann man sich vorstellen wie eine Computertomografie beim Arzt – Probleme werden dadurch sofort sichtbar“, erklärt die Entwicklerin.

Die Manschetten senden diese Warnsignale anschließend per WLAN-Funk an Tauchroboter, sobald die sich den Nähten nähern. Später will Weihnacht die Technik so weiterentwickeln, dass sie die Daten automatisiert gleich an die Steuerzentrale der Windkraftwerke weitergibt.

In der Nordsee und in der Ostsee betreibt Deutschland derzeit etwa 1300 Offshore-Windkraftanlagen in 30 Windparks mit einer Gesamtleistung von knapp 6,4 Gigawatt. Im Jahr 2018 gingen etwa 140 Anlagen mit einer Leistung von rund 970 Megawatt ans Netz. Der Ausbau auf See hat sich laut Angaben der Offshore-Windindustrie inzwischen deutlich verlangsamt.

Internet:ikts.fraunhofer.de

Von Heiko Weckbrodt

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