OFFSHORE Bessere
OFFSHORE Bessere Beschichtung, längere Lebensdauer Die Blattvorderkanten von Windenergieanlagen sind besonders starken Belastungen ausgesetzt. In dem laufenden MARiLEP-Verbundprojekt versuchen Wissenschaftler, neue Beschichtungslösungen zu erarbeiten, um die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern ständigen Versagen der Vorderkantenbeschichtung schnell zu signifikanten strukturellen Schäden in den Vorderkantenlaminaten führen. In seltenen Fällen erfordern die folgenden Reparaturen einen längeren Stillstand der Anlagen. Und auch wenn Ertragsverluste von ein bis zwei Prozent durch geringe Erosionsschäden nicht signifikant erscheinen, so haben die beginnenden Schädigungen einen größeren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen und können sich auf ca. 10.000 € pro Jahr belaufen. Darüber hinaus betragen die Kosten für mehrtägige Reparaturen pro Anlage zwischen 2.000 € pro Tag bei Onshore- und 20.000 € pro Tag bei Offshore-Anlagen. Entsprechend ist die Entwicklung von zuverlässigen langzeitbeständigen Beschichtungslösungen einer der zentralen technischen Aspekte für die moderne Windenergie. Aufgrund von Aufrauhungen im Blattspitzenbereich kann es zu ersten Ertragsverlusten kommen Die Windenergie stellt eine wichtige Säule für die Energiewende dar. Dabei spielt der Ausbau der Offshore-Windenergie auf Nord- und Ostsee eine zentrale Rolle. Die Offshore-Windenergieanlagen sind jedoch extremen Witterungsverhältnissen ausgesetzt. Diese führen zu Beschädigungen, z.B. Erosion, an den Beschichtungen der Blattvorderkanten der Rotorblätter. Aufgrund der hohen Relevanz der Blattvorderkanten für die aerodynamische Leistungsfähigkeit der Anlagen stellt die Erosion an den Blattvorderkanten einen der häufigsten Gründe für Ertragsverluste und Reparaturen an Windenergieanlagen dar. Das Verbundprojekt MARiLEP hat das Ziel, eine deutliche Verbesserung der Zuverlässigkeit bzw. der Nutzungsdauer im Bereich der Vorderkantenbeschichtungen von Windenergieanlagen zu erreichen. Langzeitbeständige Beschichtungen Die Nutzungsdauer der heutigen Vorderkantenschutzsysteme für Windenergieanlagen liegt typischerweise deutlich unterhalb von der Betriebszeit der Windenergieanlagen. Zunächst kommt es während des Betriebs zu leichten Aufrauhungen im Blattspitzenbereich. Laut aktuellem Stand der Forschung führen diese bereits zu ersten Ertragsverlusten. Mit fortschreitender Schädigung der Blattvorderkanten erreichen die Ertragsverluste niedrige einstellige Prozentwerte. Die Schädigungen des Beschichtungssystems können nach einem voll- © IFAM Besonderen Belastungen Ein wesentlicher Parameter für die Beschädigungen der Blattspitzen sind die Blattspitzengeschwindigkeiten. Bei Onshore-Windanlagen liegt diese oft bei ca. 80 m/s, bei den Offshore-Anlagen sogar bei ca. 95 m/s – jeweils mit der Tendenz zu noch höheren Geschwindigkeiten. Die zu erwartende Schädigung ist dabei eine Potenzfunktion der Blattspitzengeschwindigkeit. Entsprechend sind die Rotorblattbeschichtungen von Offshore- Anlagen erheblich stärkeren erosiven Belastungen ausgesetzt als die der Onshore- Anlagen. Neben der Blattspitzengeschwindigkeit spielen bei der Alterung der Beschichtungen zudem die klimatischen Bedingungen wie eine mögliche Partikelerosion, die Salzbeanspruchung und UV-Strahlung eine große Rolle. Auch die Reparatur von Offshore-Windkraftanlagen stellt eine besondere Herausforderung dar. Hochseewetterbedingt stehen dafür nur enge Zeitfenster zur Verfügung. Zudem fallen durch die Chartergebühren und Sicherheitsmaßnahmen hohe Kosten für die Wartungseinsätze an. 46 HANSA – International Maritime Journal 06 | 2024
Vorderkanten im Fokus Um die Lebensdauer der Anlagen zu erhöhen ist es deshalb erforderlich, die Schädigungsmechanismen unter Offshore-Betriebsbeanspruchungen besser zu verstehen, wirtschaftliche sowie anwendungsorientiere Reparaturkonzepte für Bestandsanlagen zu entwickeln und neue Beschichtungslösungen mit innovativen Ansätzen zu erarbeiten. An diesen Stellen setzt das Forschungsvorhaben MARiLEP an. Ziel des Vorhabens ist es, eine deutliche Verbesserung der Zuverlässigkeit bzw. der Nutzungsdauer im Bereich der Vorderkantenbeschichtungen von Windenergieanlagen zu erreichen. Innerhalb von MARiLEP werden auf unterschiedlichen Technologiepfaden Lösungen entwickelt, die die Betriebs- bzw. Energieentstehungskosten durch eine signifikante Lebensdauererhöhung der Vorderkantenbeschichtungen senken. Die wissenschaftliche Basis bildet dabei der Erkenntnisgewinn zu werkstofflichen Alterungsprozessen der Beschichtung von Offshore-Rotorblättern. Folgende technologische Teilziele werden im Verbundprojekt MARiLEP verfolgt: • Untersuchung des Regenerosions- und Alterungsverhaltens von Vorderkantenschutzsystemen unter Offshore-Bedingungen (insbesondere »Multi- Effekt-Lastkollektive«) • Entwicklung von Offshore-Anti - erosionslacken • Entwicklung von selbstheilenden Lacken • Entwicklung von polymeren Halbzeugen für Feldreparaturen mit großen Applikationsfenstern • Entwicklung von galvanisch geformten Metallschutzsystemen • Erarbeitung von Reparatur- und Wartungskonzepten für den Offshore- Parkbetrieb • Validierung und Bewertung von Anti- Erosions-Konzepten an Offshore- Anlagen Laut den Verbundpartnern unterstützt das Projekt damit in hohem Maß das politische Ziel der wirtschaftlichen Nutzung regenerativer Energiequellen. RD Über MariLEP • Zuwendungsgeber für das Projekt mit dem Förderkennzeichen FKZ 03EE2057 ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. • Das Projekt läuft von 01.05.2023 bis 30.04.2026 • Beteiligte Projektpartner sind: – Fraunhofer IFAM Projektkoordination) – Coroplast – EnBW – Fraunhofer IWES – Freilacke – GalvanoPro – Muehlhan Holding Außergewöhnliche Einblicke in eine 200-jährige Hamburger Firmengeschichte Matthias Gretzschel, »200 JAHRE F. LAEISZ« Hardcover / 256 Seiten / Format 24 x 28 cm € (D) 49,95 / ISBN 978-3-7822-1535-0 JETZT BESTELLEN Webshop: koehler-mittler-shop.de / E-Mail: vertrieb@koehler-mittler.de / Tel: 040 70 70 80 321 Maximilian Verlag, Stadthausbrücke HANSA – International Maritime 4, 20355 Journal Hamburg 06 | 2024 oder im Buchhandel 47
