Windkraftanlagen als Prüfherausforderung
Eine moderne Onshore-Windkraftanlage (WKA) hat eine Nabenhöhe von 120–160 m, Rotorblätter mit 50–80 m Länge und eine Lebensdauer von 20–25 Jahren. Die Komponenten sind extremen dynamischen Lasten, Witterung und Ermüdungsbeanspruchung ausgesetzt — regelmäßige ZfP ist essenziell.
Rotorblätter (GFK/CFK)
Rotorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder hybridem GFK/CFK. Typische Länge: 50–80 m, Gewicht: 15–30 t pro Blatt.
Typische Schäden
- Delaminationen im Blattinneren (durch Ermüdung, Lightning Strike)
- Erosionsschäden an der Blattvorderkante (Leading Edge Erosion)
- Klebeverbindungsversagen im Hinterkantensteg
- Blitzeinschlagschäden (Punktuell + Delamination im Umfeld)
ZfP-Methoden
- Thermografie (aktiv): Blitzthermografie von innen oder außen; Delaminationen als Warmflecken sichtbar; Drohnen-basierte IR-Inspektion im Aufschwung
- Ultraschall: Kontakt-UT oder Luftultraschall (luftgekoppelt) für Delaminationen; begrenzt durch hohe UT-Dämpfung in GFK
- Shearografie: Vakuum- oder thermisch-induzierte Shearografie; schnell, großflächig
- Sichtprüfung (VT) + Endoskopie: Innenkontrolle des Blatts über Inspektionsöffnungen
- Drohnen mit Kamera: Standardtool für Leading-Edge-Erosion und Oberflächenschäden
Turm und Fundament
Stahltürme: Ringschweißnähte und Längsschweißnähte. Betonhybridtürme: Risse in Betonfertigteilen.
- GWUT (Guided Wave UT): Prüfung langer Rohrabschnitte vom Boden aus
- MT / PT: Schweißnahtprüfung an Flanschverbindungen
- UT Phasend Array: Stumpfnähte im Turm
- Magnetstreufluss (MFL): Korrosionserfassung an Gründungsstrukturen Offshore
Getriebe und Lager
- Zahnräder: MT für Oberflächenrisse, UT für interne Risse
- Wälzlager: Schwingungsüberwachung (Condition Monitoring), AE für Frühschadenserkennung
- Hauptwelle: UT oder TOFD für Querrisse
Normen und Richtlinien
- DNV-ST-0376 (Rotor Blades for Wind Turbines)
- IEC 61400-1 (Wind Energy — Design Requirements)
- GL-Richtlinien (Germanischer Lloyd, jetzt DNV)
- ASTM E2533 (UT for Polymer Matrix Composites)