Windkraftwerke: Kletterroboter überprüft Windräder

Majestätisch stehen Windkraftanlagen in der Landschaft und vor den Küsten - rund 25.000 der Windräder gibt es inzwischen in Deutschland. Bis zu 140 Meter sind die Türme hoch. Die Aussicht ist von dort oben zwar toll, als Arbeitsplatz sind sie jedoch gefährlich - vor allem auf See. Wissenschaftler der Fachhochschule Aachen entwickeln derzeit einen Roboter, der in Zukunft die Wartung der Rotoren übernehmen soll. Das Konzept stellen sie auf der Hannover Messe am Stand des Landes Nordrhein-Westfalen (Halle 2, Stand B30) vor.

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Modell des Wartungsroboters Smart an einem Windrad. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)

Seiner Aufgabe gemäß heißt der Roboter Smart - was in diesem Fall eine Abkürzung für Scanning, Monitoring, Analysing, Repair and Transportation ist. Das System bestehe aus zwei Teilen: einer Arbeitskabine und einem Kletterantrieb, sagt Josef Schleupen im Gespräch mit Golem.de. Der Antrieb soll die Arbeitskabine möglichst schnell auf die Höhe des Rotorblattes bringen. Es bleibe normalerweise nur sehr wenig Zeit, um an einem Blatt zu arbeiten. Deshalb sei es wichtig, den Aufstieg möglichst kurz zu halten.

Ein trockener Arbeitsraum in luftiger Höhe

Die Kabine besteht aus zwei Teilen, die auf einem Ausleger sitzen. Erreicht der Roboter die Arbeitshöhe, fahren die Kabinenteile auf dem Ausleger bis zum Rotorblatt und schließen sich darum. So entsteht ein Arbeitsraum, der gegen Umwelteinflüsse abgeschirmt ist: Der Raum ist windgeschützt und Regenwasser, das an dem Blatt herunterfließt, wird abgeleitet. Zudem halten die Kabinenhälften das Rotorblatt fest, damit es nicht unter der Windlast vibriert, die darauf wirkt.

Techniker könnten also unabhängig von der Witterung oder der Tageszeit an der Anlage arbeiten - zurzeit sind Reparaturen in der Nacht oder im Winter nicht möglich. Allerdings planen Forscher einen unbemannten Betrieb: Sie wollen Serviceroboter entwickeln, die die Rotorblätter autonom auf Schäden, etwa durch Blitzschlag oder Frost, überprüfen und diese falls nötig direkt beheben.

Schäden früher erkennen und vor Ort beheben

So sollen Probleme an einem Rotorblatt frühzeitig erkannt und bearbeitet werden, bevor das Windrad ausfällt. Doch auch wenn nämlicher Fall eintritt, soll der Roboter Vorteile bieten: Aktuell muss das Blatt dann abgebaut und auf dem Boden repariert werden. "Wir versuchen, die Technologien, die in der Halle angewendet werden können, ans Blatt zu bekommen", sagt Schleuper. Ein Schaden ließe sich also möglicherweise ohne Abbau beheben.

Der Roboter soll modular aufgebaut sein. So soll es beispielsweise verschieden große Ausleger geben - bei kleineren Anlage beträgt der größte Abstand zwischen Turm und Blatt 7 bis 8 Meter. Bei großen Anlagen kann er 18 Meter groß sein. Die Bänder, mit denen die Antriebseinheit den Turm umschließt, können an dessen Umfang angepasst werden. Der Roboter steigt auf, indem er die Bänder lockert, nach oben versetzt und sich hochzieht.

Greifer erspart Kran

Schließlich soll die Kabine durch einen Greifer ersetzen werden können. Muss ein Blatt abgebaut werden, kann der Greifer es zum Boden und später wieder zurück in luftige Höhen bringen. Das soll den teuren und aufwendigen Einsatz eines Krans ersparen.

Bis dahin wird es aber noch einige Zeit dauern: Das Projekt sei im September 2014 gestartet, sagt Schleupen. Einen Demonstrator des Aufstiegsmoduls wollen die Forscher Anfang 2016 fertigstellen. Das Projekt, das für die Ausstattung der Arbeitskabine zuständig sein wird, ist noch in der Genehmigungsphase.