Dissertation Stefan Lachmann
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Dissertationsabschluss von Dr.-Ing. Stefan Lachmann


Kontinuierliches Monitoring zur Schädigungsverfolgung an Tragstrukturen von Windenergieanlagen

Dr.-Ing. Stefan Lachmann, Oer-Erkenschwick,promovierte im ersten Quartal des Jahres. In seiner Dissertation „Kontinuierliches Monitoring zur Schädigungsverfolgung an Tragstrukturen von Windenergieanlagen“ beschäftigt er sich mit der Lebensdauerabschätzung bzw. der Prognose der Restlebensdauer der Tragstruktur von Windenergieanlagen.
Gerade im Fokus des laufenden Ausbaus („Revamping“) von Windenergieanlagen in den nächsten Jahren, aber auch für den Weiterbetrieb von älteren Anlagen, die ihre Nutzungsdauer bereits erreicht haben bzw. in den nächsten Jahren erreichen, hat dieses Forschungsvorhaben eine hohe Bedeutung. Bislang wird die mechanische Lebensdauer von Windenergieanlagen relativ grob auf Basis von abgeschätzten Einwirkungen berechnet. Um die Aussagefähigkeit und Zuverlässigkeit der Schätzungen zu verbessern, werden in der Arbeit gerichtete Prognosemethoden entwickelt, die direkt auf das Betriebsfestigkeitsproblem abgestellt sind. Dabei müssen die Betriebsbeanspruchungen für maßgebende Tragwerkskomponenten möglichst realitätsnah erfasst werden. Der Doktorand entwickelte dafür ein kontinuierlich arbeitendes Messsystem mit modernen Sensoren zur Erfassung der mechanischen Tragwerksantwort („Structural Health Monitoring“). Das Monitoring-System wurde an einer bestehenden Windenergieanlage in Dortmund montiert (siehe Bild 1 unten), und eine umfangreiche Datenmenge wird seitdem kontinuierlich über schnelle Datenleitungen auf einem Fakultätsserver gespeichert. Mit Hilfe einer statistischen, multivariaten Datenanalyse wird eine Datenbasis als Grundlage für die Lebensdauerabschätzung des Turmtragwerks geschaffen. Begrenzt auf bestimmte, im Rahmen einer Schwachstellenanalyse identifizierte, maßgebende Konstruktionsdetails werden in der Arbeit repräsentative Ermüdungsfestigkeitsuntersuchungen durchgeführt und so Schädigungsgrade des Turmtragwerks einerseits, aber auch Lebensdauerreserven nachgewiesen.

Bild: Referenzwindenergieanlage und einige Sensoren des Monitoring-Systems
Bild 1: Referenzwindenergieanlage und einige Sensoren des Monitoring-Systems

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