Konstruktion und Anwendung einer mobilen Reparaturstation für den Wartungsbetrieb von Windkraftanlagen

Kurzfassung

Die Windenergiebranche unterliegt dem Bestreben zur Optimierung der Reparaturprozesse an Rotorblättern. Eine qualitativ hochwertige, materialschonende und wirtschaftliche Reparatur der Faserverbundstrukturen ist das Ziel der Anlagenbetreiber. Konventionelle Reparaturen erfordern einen zeitintensiven Vakuumaufbau und Temperprozess. Ein Ansatz des Deutschen Luft und Raumfahrtzentrums den konventionellen Reparaturprozess zu verbessern liegt in der Entwicklung einer Vakuumhaube mit integrierter, induktiven Heiztechnik. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine mobile Reparaturstation entwickelt mit deren Hilfe die am DLR entwickelte induktive Heiztechnik der Windenergie zugänglich gemacht wird. Ausgehend von den Rahmenbedingungen der Windindustrie werden Anforderungen an eine mobile Reparaturstation abgeleitet, das System in einem 3D-CAD Modell konstruiert und in der Realität umgesetzt. Ziel der Arbeit ist, neben dem Bau der mobilen Reparaturstation, die Reparaturqualität mit dem neuen System zu Bewerten. Mit Hilfe des Industriepartners der Nordex Energy GmbH und den Kompetenzen des DLR werden Probenkörper aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, Reparaturstellen eingebracht und in einem Prüfstand auf Druck belastet. Es wird ein Vergleich von konventionellem Reparaturprozess zu dem Reparaturprozess mit mobiler Reparaturstation und induktiver Heiztechnik vorgenommen. Eine detaillierte Auswertung der Lastzustände während der Druckversuches wird über eine optische Dehnungsmessung realisiert. Die Ergebnisse aus dem Druckversuch zeigen, dass beide Reparaturmethoden die Tragfähigkeit der Faserverbundstruktur erhöhen, der Ausgangszustand einer unbeschädigten Referenzprobe jedoch nicht erreicht wird. Die Einsatzfähigkeit der mobilen Reparaturstation wird in einem Feldversuch überprüft. Service Techniker der Nordex Energie GmbH erhalten eine Einweisung in die mobile Reparaturstation und führen eigenständig Reparaturen an einem Rotorblatt aus. Sowohl das Handling als auch Reparaturprozess werden mit dem neuen System vereinfacht und Arbeitsschritte aus dem konventionellen Reparaturprozess eliminiert. Eine abschließende wirtschaftliche Betrachtung zeigt das Potential der Kosteneinsparung unter Verwendung der mobilen Reparaturstation.