Thermografische Strömungszustandserfassung an Rotorblättern von Offshore-WEA im laufenden Betrieb mit Hilfe eines automatisierten und störrobusten Flugsystems

Abstract

Das Verbundprojekt AutoFlow untersuchte die automatisierte thermografische Erfassung aerodynamischer Strömungszustände an den Rotorblättern von Offshore-Windenergieanlagen im laufenden Betrieb. Ziel war ein drohnengetragenes Messsystem, das den laminar-turbulenten Übergang (Transition) auf den Rotorblättern berührungslos und ohne Anlagenstillstand sichtbar macht. Hierzu wurden ein störrobustes, für Offshore-Bedingungen ausgelegtes Flugsystem, eine präzise Flug- und Messroutinenregelung sowie eine Messkette aus Infrarot-Thermografie und LiDAR-basierter Geometrieerfassung entwickelt und integriert. Das System wurde erfolgreich an Onshore-Anlagen erprobt und abschließend im Offshore-Windpark Meerwind Süd-Ost demonstriert, wo der Einsatz des Flugsystems unter realen maritimen Bedingungen von einer Offshore-Plattform aus gezeigt werden konnte. Der Bericht dokumentiert die Entwicklung und Erprobung der Teilsysteme von der Anforderungsdefinition über die Sensorik-, Flugregelungs- und Softwareentwicklung bis zur Demonstration sowie das zugehörige Logistik- und Betriebskonzept und die wirtschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen des Offshore-Einsatzes. Auf messtechnischer Seite wurden Verfahren zur Auswertung der Thermogramme entwickelt, unter anderem zur Kompensation der bei rotierenden Rotorblättern auftretenden Bewegungsunschärfe. Die Ergebnisse zeigen, dass die thermografische Strömungsvisualisierung an laufenden Windenergieanlagen mit einem drohnengetragenen System grundsätzlich möglich ist, und benennen die für eine einsatzreife Umsetzung erforderlichen Weiterentwicklungen.