„Wir kombinieren zum ersten Mal akustische Verfahren zur Schadenslokalisation mit messdatenbasierten und modellgestützten Verfahren“, erläutert Projektleiter Prof. Raimund Rolfes vom Institut für Statik und Dynamik (ISD) der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, das das Projekt koordiniert.

Früherkennung ohne Stilllegung
Ziel ist es, durch Sensoren im Rotorblatt eine Früherkennung von Schäden zu ermöglichen, ohne dass die Anlage stillgelegt werden muss. Dafür werden Sensoren im Blatt platziert, die die Schwingungen messen. Aus diesen Signalen lassen sich Rückschlüsse ziehen, ob das Blatt noch intakt ist. Dafür wird im Projekt ein eigenes, 40 Meter langes Rotorblatt entwickelt, mit Sensorik ausgestattet und getestet. Der Schädigungsprozess wird durch regelmässige Bewegungen simuliert. Durch die Belastung kann nach einer Weile die Materialfestigkeit abnehmen oder auch die Klebenaht, die die Elemente des Blattes verbindet, aufreissen.

An dem Projekt ist Wind MW, ein Betreiber von Offshore-Windparks vor Helgoland, beteiligt. Dort sollen die neuen Verfahren getestet werden. An dem Forschungskonsortium „Multivariates Schadensmonitoring von Rotorblättern (Multi Monitor RB)“ sind zudem das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IWES) und Wölfel Engineering beteiligt. Von der Leibniz Universität ist ausserdem das Institut für Informationsverarbeitung dabei.

Lärmbelastung durch Windenergieanlagen an Land
Ein zweites Verbundforschungsvorhaben am ISD, beschäftigt sich mit Geräuschemissionen von Windenergieanlagen an Land. Das Projekt „Von der Schallquelle zur psycho-akustischen Bewertung (WEA-Akzeptanz)“ ist eine Kooperation von drei Fakultäten der Leibniz Universität mit dem Anlagenhersteller Senvion.

Es geht darum, das konkrete Schallprofil einer Anlage schon vor dem Bau voraussagen zu können, um Störungen der Anwohner zu verhindern. Durch Geräuschquellen am Rotorblatt und anderen Bauteilen entsteht zusammen mit Alterung, herstellungsbedingten Abweichungen und der Topografie der Umgebung für jede Anlage ein individueller Sound-Footprint. Ziel ist es, die Geräuschentwicklung durch ein Modell zu objektivieren und vorhersagbar zu machen.

Psycho-akustische Bewertung
Eine grosse Rolle spielt dabei die psycho-akustische Bewertung. „Was der eine problemlos findet, ist für den anderen schon lästig“, sagt Rolfes. Dafür plant das beteiligte Institut für Kommunikationstechnik eine Laborsituation, bei der den Probanden zu dem Geräusch auch Umgebungsbilder auf die Wände projiziert werden. Das Institut für Meteorologie und Klimatologie befasst sich mit dem Einfluss von Windgeschwindigkeit oder Temperatur auf die Schallausbreitung. Beide Verbundprojekte laufen zunächst über drei Jahre.

Text: Leibniz Universität Hannover