(WK-intern) – Scaime bietet innovative Lösungen für Dehnungs- und Temperaturmessungen an Windkraftanlagen

Windkraftanlagen sind über einen langen Zeitraum harter Belastung durch Wind und Wetter ausgesetzt und müssen hohe Kräfte, Momente und andere mechanische Belastungen aufnehmen.

Um die Sicherheit und lange Lebensdauer zu gewährleisten und die durch den Wind erzeugte Energie optimal auszunutzen, müssen kontinuierlich Messungen durchgeführt werden und aus den Ergebnissen die richtigen Entscheidungen abgeleitet werden.

Hierbei werden dehnende Verformungen an Windkraftanlagen mittels Dehnungsmessstreifen (DMS) gemessen, ein ideales Einsatzgebiet für den französischen Hersteller Scaime, der DMS seit der Firmengründung in 1983 entwickelt und fertigt. „Unser Ziel ist es, zu einem führenden Hersteller für Messtechnik in Windkraftanlagen zu werden, daher analysierten wir die Anforderungen dieser speziellen Anwendungen und entwickelten technische Lösungen, die genau diese Anforderungen erfüllen”, sagte Frédéric Savrot, Market Manager für den Bereich Windkraft bei Scaime.

Die Nutzung von Dehnungsmessstreifen in Windkraftanlagen
Die von Scaime angebotenen Sensoren messen Dehnungen an den Rotorblätter, am Mast und am Unterbau der Anlagen. Die höchste Priorität ist es hierbei, sicherzustellen, dass die Dehnungen innerhalb der Grenzwerte liegen, die der Hersteller in seiner Risikobewertungsanalyse festgelegt hat, denn über einen langen Zeitraum kann die Akkumulierung der Dehnungen, denen die Komponenten ausgesetzt sind, Material und Aufbau schwächen. Auf Basis langjähriger Erfahrungen auf diesem Gebiet hat Scaime Messanwendungen für Dehnungen mit vielseitigen Analysefunktionen entwickelt. „Wir haben sogar Berechnungsmodelle entwickelt, die entsprechend der zu überwachenden Anordnung parametriert werden können. Hierzu arbeiten wir mit den Herstellern von Windkraftanlagen zusammen, um diese Modelle auf die unterschiedlichen Typen von Turbinen anzupassen”, fügt Frédéric Savrot hinzu.
Dehnungsmessstreifen dienen aber nicht nur zur Überwachung der Integrität des Aufbaus, sondern auch zur Optimierung der Funktion der Windkraftanlage. Mittels der Messergebnisse der Dehnung der Rotorblätter kann eine Windkraftanlage so ausgerichtet werden, dass sie die durch den Wind gelieferte Energie bestmöglich aufnimmt und gleichzeitig im sicheren mechanischen Betriebszustand bleibt. Die Effizienz der Windkraftanlage wird dadurch verbessert.

Auf Windfarmen sind Turbinen, die in Windrichtung hinter anderen Turbinen liegen, Turbulenzen ausgesetzt, die von den davor liegenden Turbinen hervorgerufen werden. Das kann ihre Funktion stören, und es ist in diesem Fall am besten, die aus Windrichtung vorne laufenden Turbinen mit niedrigerer Drehzahl zu fahren, um die Effizienz der dahinter laufenden Turbinen zu verbessern. Diese Anwendungen stehen im Mittelpunkt der Entwicklungen von Scaime. Nach Ausrüstung aller Turbinen mit Messsystemen und Verarbeitung der Daten in einem mathematischen Modell konnte die Gesamteffizienz von Windparks hierdurch verbessert werden.
Die von Scaime entwickelten Lösungen bieten auch an kühlen Standorten mit Risiken zu Vereisungen deutliche Vorteile. Um Vereisungen zu vermeiden, sind Turbinen mit Heizsystemen für die Rotorblätter ausgerüstet. Bei niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit werden die Rotorblätter in vielen Windkraftanlagen permanent beheizt, was zu einem Energiebedarf von über 5% der erzeugten elektrischen Energie führen kann. Das Überwachungssystem von Scaime kann eine drohende Vereisung erkennen, und mittels dieser Daten kann die Einschaltung des Heizsystems bei Bedarf erfolgen. Die Optimierung dieses Prozesses führt zu einer verringerten Energieaufnahme und verbessert die Effizienz einer Windkraftanlage.

Scaime bietet maßgeschneiderte Lösungen für die Überwachung von Windkraftanlagen
Dehnungsmessstreifen arbeiten nach dem Prinzip der Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Verformung. Auf diesem Gebiet ist Scaime seit Jahrzehnten ein Spezialist und liefert DMS weltweit als Sensoren für den Einsatz in Waagen und Wägesystemen.
Für Windkraftanlagen ist jedoch eine andere Technologie besser geeignet: Dehnungsmessung mit Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBGS). Diese Sensoren sind prädestiniert für die neuen aus glas- und kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffen bestehenden Materialien, die häufig in Strukturen eingesetzt werden, die unter hoher Belastung stehen, wie z. B. in Flugzeugen oder Windkraftanlagen. Neben der messtechnischen Funktionalität haben sie einige für Windkraftanlagen besonders interessante Eigenschaften: sie sind völlig unempfindlich gegenüber elektromagnetischen und optoelektrischen Störungen, sind äußerst robust und besitzen eine hohe Dauerfestigkeit. Dadurch sind für raue Umgebungsbedingungen, wie Feuchtigkeit, Kälte, Hitze und salzhaltige Medien besonders geeignet. Da etwa fünfzehn FBGS ohne Längenbegrenzung in Reihe auf eine optische Leitung geschaltet werden können, wird die Verdrahtung deutlich reduziert. Darüber hinaus ermöglicht diese Technologie eine einfache Kompensation von thermischer Drift, wodurch keine weiteren Korrekturen vorgenommen werden müssen.

Um einen schnelleren Zugang zu dieser Technologie und diesem Markt zu erhalten, hat Scaime vor zwei Jahren das junge französische Unternehmen FOS gekauft, das bereits ein hervorragendes Expertenwissen auf diesem Gebiet hatte und in militärischen, zivilen und sicherheitstechnischen Anwendungen Installationen durchgeführt hatte. „Wir haben dieses Know-How sofort für die Entwicklung von Lösungen für neue Anwendungen genutzt, speziell für das elektronische Messsystem MDX400, das für Windkraftanlagen maßgeschneidert ist“, erläutert Frédéric Savrot.

Der Einstieg von Scaime in den Markt für Messtechnik an Windkraftanlagen erfolgt auf einem soliden Fundament von Entwicklung-, Produktions- und Anwendungswissen. Durch lange Erfahrungen mit DMS verfügt das Unternehmen über eine große Kompetenz bei Klebeverbindungen und kann seine Dehnungssensoren für alle Materialien und Umgebungsbedingungen an die Aufbauten adaptieren. Dabei kommt für optische Dehnungssensoren und elektrische DMS der Klebeverbindung zwischen DMS und Messobjekt eine Schlüsselposition hinsichtlich fehlerfreier Messergebnisse und Langlebigkeit der Messstelle zu.
Frédéric Savrot kennt die vorhandenen Angebote aus mehreren Marktuntersuchungen und stellt die Stärken von Scaime im industriellen Sektor heraus: „Wir haben lange Erfahrungen in industriellen Anwendungen und kontrollieren zur Sicherstellung höchster Qualität jeden Schritt vom Einkauf  bis zur Produktion. Dank der breiten Palette von Standard- und kundenspezifischen Produkten, die in enger Kooperation mit unseren Kunden entwickelt wurden, liefern wir Produkte sowohl für OEMs als auch für den Markt installierter Anlagen. ”. Scaime arbeitet eng mit anderen Firmen und Ingenieurbüros zusammen, sowohl mit Herstellern von Rotorblättern, die bei der Fertigung optische Dehnungssensoren integrieren, als auch mit Unternehmen, die in bereits installierten Windkraftanlagen diese Messtechnik nachrüsten.

Über SCAIME
Scaime S.A.S. hat seinen Firmensitz in Annemasse (Frankreich), in der Nähe des Genfer Sees. Das Unternehmen wurde im Jahre 1983 gegründet und ist heute weltweit als innovativer Lieferant von Sensoren und anderen Komponenten für die Messgrößen Masse, Kraft, Drehmoment, Druck, Füllstand und Dehnung anerkannt. Zum Produktprogramm gehören Anzeigeinstrumente, Wägezellen, Kraftmessdosen, Drehmomentmessgeräte, Längenänderungsaufnehmer und Sensoren für weitere Anwendungsbereiche. Spezialgebiete sind Controller für die dynamische Messung der Masse und Dosierung, faseroptische Systeme zur Dehnungs- und Temperaturmessung und Lösungen zur Dehnungs- und Temperaturmessung an Windkraftanlagen. Scaime stellt hohe und konsistente Produktqualität mit standardisierten Abläufen sicher und ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert.
Weitere Informationen unter www.scaime.com

PM: QuintMark Network
dieter.kuehne@quintmark-network.de