Ob an Land oder zu Wasser: Der Ausbau von Windenergie wird seit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) im Jahr 2000 verstärkt gefördert. Immer mehr der schlanken, weißen Riesen reihen sich nun im Landschaftsbild aneinander und wachsen in die Höhe. Eine Windkraftanlage, oder auch Windrad, erreicht dabei eine Höhe von bis zu 200 Metern. Und genau darin liegt auch oft das Problem, wenn eine Anlage gewartet, beziehungsweise repariert werden soll. Nicht nur das Wartungspersonal muss absolut schwindelfrei sein, auch die Wetterlage ist wichtig, um in solchen Höhen zu arbeiten. Mohsen Bagheri, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der FH Aachen, hat nun einen Kletterroboter erfunden, der der Höhe trotzt und eine Gesamtlösung für die Reinigung, Inspektion und Reparatur der Anlage bietet.
Rotorblätter werden momentan konventionell repariert, entweder durch einen aufwändigen und teuren Kraneinsatz, konventionelle Seilaufzugsanlagen oder durch das – gefährliche – Abseilen von Personal. „Das sind aber immer nur Notlösungen. Da es immer mehr Windanlagen gibt, muss eine effektivere Lösung her“, erläutert Mohsen Bagheri aus dem Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik. Zurzeit kann die Wartung maximal in acht Monaten im Jahr stattfinden und ist extrem von der jeweiligen Wetterlage abhängig. „Das ist wirtschaftlich und zeitlich natürlich sehr ineffizient“, beschreibt Bagheri das Problem und liefert die Lösung gleich mit. Der Kletterroboter „SMART“ (Scanning Monitoring And Repair Transportation) befindet sich im Patentprozess zur weltweiten Patentierung und beinhaltet eine kletternde Plattform mit einer hermetisch abgedichteten, geschlossenen Kabine, die das Rotorblatt an gewünschter Stelle umschließt. In dieser Kabine können sich Arbeiter (schwindel-) frei bewegen, idealerweise wird aber später ein Scangerät vollautomatisch die Fehlerdetektion übernehmen und die Reparatur unbemannt einleiten. Unfälle können so im Vorfeld vermieden werden, regelmäßige Inspektionen ermöglichen es, Rotorblätter auszutauschen, schon bevor es zu einem Schaden kommt. „So können wir die Verfügbarkeit steigern und sind mit der SMART-Anlage bis zu neunmal effektiver im Vergleich zu den konventionellen Methoden“, so Bagheri, „wir wollen die Zukunft des Windkraftservice mit dem SMART-Kletterroboter mitgestalten und revolutionieren“.
Nicht nur Mohsen Bagheri glaubt an die weltweit einzigartige Idee, auch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) ist überzeugt und unterstützt das Projekt mit einer Zuwendung von 1,6 Millionen Euro. In einer ersten Projektphase wird ein Demonstrator im Labormaßstab 1:3 gebaut, um die Funktionalität zu testen. Ist die erste Phase erfolgreich, kann ein Demonstrator im 1:1 Maßstab gebaut und unter realen Bedingungen getestet werden. Der SMART-Kletterroboter soll aber noch mehr können: Eingebaute Greifer sollen es in Zukunft ermöglichen, die defekten Rotorblätter bei Bedarf zu demontieren und zum Boden zu transportieren, die Anlage fungiert dann zusätzlich als Kranersatz. In einem Windpark reichen für die Instanthaltung schon ein bis zwei der SMART-Anlagen aus, die mit geringem Aufwand transportiert und installiert werden. Im Offshore-Bereich kann jedes Windrad eine eigene, autarke Anlage erhalten.
Seit 2010 arbeitet Bagheri fast schon „nebenbei“ an diesem Projekt, neben seiner Tätigkeit am Lehrgebiet Strömungsmaschinen sowie Mess- und Steuerungssysteme. „Ihrem Fleiß und ihrer Beharrlichkeit ist die erfolgreiche Antragstellung zu verdanken“, gratuliert auch der Dekan des Fachbereichs, Prof. Dr.- Ing. Peter Dahmann.
Schon 2020 können wir, da ist sich Bagheri sicher, die ersten SMART-Kletterroboter an den schlanken, weißen Riesen hochklettern sehen.
Das Projekt wird gemeinsam mit dem Fachbereich Maschinenbau und Mechatronik der FH Aachen und den Industrieunternehmen Gebr. Käufer GmbH, SII Deutschland GmbH und Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH realisiert. Die Umsetzung des Innovationsvorhabens erfolgt in Zusammenarbeit mit der EurA Consult AG.
Das Patent ist unter der Nummer DE102012001725A1 im Internet zu finden.
