Untersuchung des Ermüdungsverhaltens der Rotorblätter von Windkraftanlagen
Eine der Herausforderungen, die Windkraftanlagen aus ingenieurtechnischer Sicht mit sich bringen, ist die Handhabung der variablen Lasten, denen die Rotorblätter dieser Anlagen ausgesetzt sind. Diese variablen Lasten können die Leistung verringern und sogar zu einem vorzeitigen Versagen der Windkraftanlage führen. Diese Defizite erschweren den Einsatz von Windkraftanlagen zur Energieerzeugung, insbesondere im Offshorebereich, da diese Anlagen hier nur schwer zugänglich sind. Um die Nutzung der zur Verfügung stehenden Windenergie zu optimieren, haben die am Forschungsprojekt OPTIMAT BLADES beteiligten Institutionen versucht dieses Problem durch eine Verbesserung der Methoden zur Strukturvorhersage beim Entwurf von Rotorblättern zu beseitigen. Eine Reihe von Experimenten mit unterschiedlichen Prototypen von Rotorblättern wurde von verschiedenen Partnern europaweit durchgeführt. Rotorblätter aus unidirektionalen sowie multidirektionalen Laminaten wurden während ihrer Nutzungsdauer in vorher festgelegten Intervallen Spannungsbelastungen ausgesetzt. Die OPTIMAT BLADES Ingenieure variierten die Höhe der zyklischen Belastung sowie das Verhältnis zwischen der Ober- und Unterspannung, auch bekannt als das Spannungsverhältnis R, um reale Bedingungen zu simulieren. Es wurden mehr als 700 Testvorgänge durchgeführt. Die hieraus gewonnenen Ergebnisse wurden in der OPTIMAT BLADES-Datenbank abgelegt. Eine Analyse dieser Daten lieferte wertvolle Erkenntnisse über die maximale Belastung, die das Rotorblatt während seiner Lebensdauer ausgesetzt sein darf, ohne dass es zu einem Bruch kommt. Dies wird auch als Restfestigkeit bezeichnet. Darüber hinaus stellten sich die Informationen zu den Lastverläufen als hilfreich bei der Verbesserung der Modelle zur Untersuchung der Herabsetzung der Festigkeit heraus, die vorher einzig und allein auf der Minerschen Regel beruhten.
