Verbundvorhaben: Steigerung der Zuverlässigkeit von segmentierten Rotorblättern durch hybride Zustandsüberwachung - SONYA; Schlussbericht zum Teilvorhaben: Maschinelles Lernen für das hybride SHM-System

Abstract

Das Ziel ist es, die Zuverlässigkeit zukünftiger komplexer Rotorblätter mit innovativen Strukturtechnologien durch eine präzise und zuverlässige Überwachung des Strukturzustands zu gewährleisten. Dies soll die Gesamtverfügbarkeit von Windenergieanlagen (WEA) erhöhen und Hemmnisse beim Einsatz neuer Strukturtechnologien abbauen. Im Fokus steht die Überwachung von Verbindungsstellen segmentierter Rotorblätter, die aufgrund ihrer Komplexität sowie der möglichen Schadens- und Versagensarten kritische Strukturbereiche darstellen. Defekte in diesen Verbindungsbereichen führen oft zu Totalausfällen des gesamten Rotorblatts, was die Wirtschaftlichkeit der WEAs erheblich beeinträchtigen kann. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wird im Projekt ein hybrides Überwachungssystem entwickelt, das ultraschall- und dehnungsbasierte Technologien kombiniert. Die Fusion beider Systeme soll die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Schadensdiagnose erhöhen sowie Fehlmeldungen minimieren. Für die Validierung des Ansatzes wurden spezielle Coupons und Bauteile geprüft, die die Verbindungstechnik in segmentierten Rotorblättern realitätsnah repräsentieren. Diese wurden unter statischen und zyklischen Belastungen beansprucht, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Überwachungstechnologien zu testen. Diese wurden mit passiven (Dehnungsmessstreifen und FBG-Sensoren) und aktiven (Piezoelektrische Sensoren) Messsystemen instrumentiert. Es wurden KI-gestützte Überwachungssysteme für jedes der beiden Messsysteme entwickelt und anschließend fusioniert, um den Schadenfortschritt präzise vorherzusagen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fusion die Nachteile der einzelnen Systeme eliminiert und eine robuste, zuverlässige Prognose ermöglicht. Das Projekt liefert nicht nur einen bedeutenden Beitrag zur Erhöhung der Robustheit und Wirtschaftlichkeit moderner WEAs, sondern setzt auch neue Maßstäbe für die Nutzung und Weiterentwicklung innovativer Strukturtechnologien in der Windenergiebranche. Datei-Upload durch TIB