TOPseven: Berührungslose Blitzschutzprüfung von Windkraftanlagen – automatisiert und drohnengestützt

17-05-2022

 

Aufgrund ihrer exponierten Lage ziehen Windkraftanlagen Blitze besonders stark an. Die Einschläge können schwerwiegende Folgen haben, von reparaturbedingten Ausfällen bis hin zur Zerstörung der gesamten Anlage. Das Blitzschutzsystem der Windenergieanlage muss deshalb zuverlässig arbeiten.

Der Betreiber muss dafür sorgen, dass mögliche Schäden frühzeitig erkannt werden. Um das sicherzustellen, sind regelmäßige visuelle Inspektionen notwendig. Wurden diese zunächst ausschließlich von Industriekletterern durchgeführt, kommen seit einigen Jahren auch mit Kameras bestückte Drohnen zum Einsatz, die spezialisierte Piloten steuern. Beide Methoden weisen Nachteile auf, unter anderem hohe Kosten und die Notwendigkeit, externes Fachpersonal einzusetzen. Mittlerweile gibt es aber auch drohnengestützte Verfahren, welche sowohl eine visuelle Inspektion als auch eine Blitzschutzprüfung automatisiert durchführen können. Defekte lassen sich auf diesem Wege schnell, kostengünstig und mit hoher Zuverlässigkeit detektieren.

Quelle: TOPseven

 

Regelmäßige Wartung – ein Muss

Es liegt im eigenen Interesse der Betreiber, ihre Anlagen regelmäßig zu warten, um den desaströsen Folgen von Blitzeinschlägen vorzubeugen. Im Hinblick auf mögliche Gefährdungen, die Versorgungssicherheit und die entstehenden Kosten verlangen auch der Gesetzgeber sowie die Versicherungsunternehmen eine normierte Prüfung des Blitzschutzes. Dazu gehören Sichtprüfungen bei der Inbetriebnahme und regelmäßige Wiederholungsprüfungen. Nicht nur die Art, sondern auch die Frequenz der Prüfungen sind in der Norm IEC 62305 festgelegt.[1] Darüber hinaus müssen die Betreiber von Windkraftanlagen bei der Blitzschutzprüfung die Vorgaben der Norm IEC 61400-24[2], sowie in Deutschland die Arbeitsrichtlinie „Technische Richtlinie zur Prüfung der Blitzschutzanlage an Windenergieanlagen“ des Sachverständigenbeirats des BWE[3] beachten, die im März 2021 aktualisiert wurde. Neu ist, dass nun auch alternative Prüfmethoden zugelassen sind, wenn eine unabhängige, qualifizierte Institution, wie bspw. TÜV SÜD, diese validiert und verifiziert hat.

Quelle: TOPseven

 

Die intelligente Drohne fliegt autonom

Ein innovatives, drohnengestütztes Verfahren von TOPseven ermöglicht es, dass die Blitzschutzprüfung per Drohne automatisiert und damit berührungslos durchgeführt werden kann. Die Kernidee des patentierten Verfahrens besteht in der nicht-invasiven Einspeisung eines elektromagnetischen Feldes in die Blitzschutzanlage. Die Drohne ist mit einem speziellen Sensor zur Feldmessung ausgestattet. Die so erfolgte Messung kann mit Hilfe einer speziellen Messtechnik die Funktionsfähigkeit einer Blitzschutzanlage schneller, effizienter und genauer feststellen. Dafür bedarf es keinen spezialisierten Piloten mehr, eine kurze Schulung genügt und der Anwender kann die Prüfung selbstständig durchführen. Damit sind nicht nur die Kapazitätsengpässe und die Abhängigkeit von externen Fachleuten behoben, sondern Flexibilität und Schnelligkeit steigen enorm.

Quelle: TOPseven

 

Defekte finden leicht gemacht

Mit speziellen, in die Drohne integrierten Sensoren lassen sich Beschädigungen des Blitzschutzes auf den Punkt genau lokalisieren. Der Signalgenerator speist an der Wurzel des Rotorblatts Hochfrequenzsignale in den Blitzableiter ein und erzeugt so ein elektrisches Feld, das ein hochempfindlicher elektrischer 3D-Feldsensor vermisst. Ist die Signalstärke an der Rotorblattspitze zu gering oder gar nicht vorhanden, ist der Leiter entlang des Rotorblatts beschädigt oder unterbrochen. In diesem Fall fliegt die Drohne das Rotorblatt eigenständig ab und misst die Intensität des elektrischen Feldes. So findet sie vollautomatisiert die Stelle, an der das Feld abbricht und wo demnach die Beschädigung liegt. Das System protokolliert jede Fehlerstelle mit den exakten Positionsdaten. Defekte des Blitzschutzes können demnach sofort behoben und kleinere Schäden bei späteren Inspektionsflügen fortlaufend beobachtet werden. So kann zudem eine durchgeführte Reparatur jederzeit einfach überprüft oder eine Schadensentwicklung verfolgt werden.

 

 

Berührungslose Blitzschutzmessung von TOPseven: Patentiertes Verfahren von TÜV SÜD validiert und verifiziert

TÜV SÜD hat mit seiner unabhängigen Validierung und Verifizierung bestätigt, dass das Messsystem nach Technischer Richtlinie des deutschen Bundesverbandes Windenergie als alternative Prüfmethode für den Abschnitt des Blitzschutzsystems einer WEA geeignet ist, der von den Rezeptoren (Blitzfangeinrichtungen) bis zu den Blattflanschen der Rotorblätter reicht.

Dem innovativen TOPseven Messverfahren wurde im Juli 2021 zudem das europäische Patent erteilt und veröffentlicht (EP 3 596 570 B1).

 

Autor: Florian Zimmer, Head of Project Management bei TOPseven

 

[1]     VDE: „Blitzschutz-Normen in der Reihe DIN EN 62305 (VDE 0185-305)“, veröffentlicht auf https://www.vde.com/de/blitzschutz/infos/normen
[2]     VDE: „DIN EN IEC 61400-24 VDE 0127-24:2020-11 Windenergieanlagen, Teil 24: Blitzschutz“, veröffentlicht auf https://www.vde-verlag.de/normen/0100593/din-en-iec-61400-24-vde-0127-24-2020-11.html
[3]     Sachverständigenbeirat des BWE: „Technische Richtlinie zur Prüfung der Blitzschutzanlage an Windenergieanlagen“, März 2021, veröffentlicht auf https://www.windindustrie-in-deutschland.de/publikationen/download/technische-richtlinie-zur-pruefung-der-blitzschutzanlage-an-windenergieanlagen

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