Neue Sensoren hören Schäden an Windenergieanlagen

Schäden an Offshore-Windparks: Sensoren hören Probleme und vermeiden teure Reparaturen auf Verdacht

Neue Sensoren erkennen Schäden an Windenergieanlagen früh – und verhindern teure und unnötige Reparaturen sowie unnötige Einsätze auf See.

Sie stehen mitten im Meer, drehen sich unermüdlich im Wind – und kosten im Schadensfall schnell mehrere hunderttausend Euro: Windkraftanlagen auf hoher See. Besonders die riesigen Rotorblätter sind anfällig. Ihre Oberfläche wirkt zwar glatt und stabil, doch innen lauert oft das Problem: Haarrisse, Brüche, Materialermüdung. Solche Schäden an Windenergieanlagen sind tückisch – und extrem teuer.

Denn um sie zu beheben, muss oft schweres Gerät anrücken. Hubschrauber, Spezialschiffe, ein Serviceteam – alles nur, um ein einziges Blatt zu inspizieren oder auszutauschen. Und das häufig auf bloßen Verdacht hin. Die Folge: Millionenverluste, lange Stillstände, teurer Strom.

Jetzt aber arbeiten Forscher vom Fraunhofer IIS und IWES an einer Lösung, die das ändern könnte.

Hightech-Ohr für die Energiewende

Ein Forschungsteam hat eine neue Methode entwickelt, mit der sich Schäden an Windenergieanlagen frühzeitig erkennen lassen – ganz ohne Sichtkontakt. Die Idee: Lauschen statt schauen.

Im Inneren der Rotorblätter sitzen künftig winzige Sensoren. Sie hören rund um die Uhr auf Geräusche, die im Material entstehen – ähnlich wie ein Arzt mit dem Stethoskop. Das Verfahren basiert auf sogenanntem Körperschall: Wenn sich ein Riss bildet oder ein Teil sich lockert, sendet das Schallwellen durch das Blatt. Die Sensoren fangen diese Wellen auf und analysieren sie direkt vor Ort.

Björn Zeugmann, Leiter des Projekts, erklärt: „Unser Chip lauscht permanent – und kann mögliche Schäden somit noch im Rotorblatt im Idealfall klassifizieren und übermitteln.“

Geringere Kosten, gezieltere Wartung

Ein Vorteil der Technologie: Sie sendet nur dann Daten, wenn es wirklich etwas zu berichten gibt. Also nicht permanent große Datenmengen – sondern erst, wenn sich etwa ein Riss bildet oder ein Bauteil ungewöhnliche Vibrationen erzeugt.

Das spart nicht nur Energie, sondern auch Übertragungskosten. Denn statt teurer Satellitenverbindung reicht ein einfacher Mobilfunkkanal. So lassen sich tausende Windräder auf See kontinuierlich überwachen, ohne dass jemand vor Ort sein muss.

Die bisherigen Herausforderungen:

Rotorblätter bestehen aus mehreren Schichten, oft aus Glasfaserverbundstoffen.
Schäden sind von außen kaum zu erkennen – vor allem bei Offshore-Anlagen.
Bisherige Methoden wie Drohnen oder Radar liefern zwar Bilder, aber keine verlässlichen Infos über das Innere der Struktur.
Die Folge: Aufwändige Kontrollflüge, teure Reparaturen, häufig unnötige Einsätze.

Was die neue Technik besser macht

Das neue System besteht aus drei Hauptkomponenten:

Körperschallsensor: Sitzt im Inneren des Rotorblatts und nimmt kontinuierlich Vibrationen und akustische Signale auf.
Spezieller Chip: Filtert die Signale, erkennt auffällige Muster und entscheidet, ob ein Schaden vorliegt.
Datenübertragung per Mobilfunk: Nur die wichtigen Informationen werden weitergeleitet – schnell, schlank und effizient.

Diese Kombination macht das System deutlich kleiner und sparsamer als bisherige Lösungen. Und: Es kann sogar unterscheiden, ob gerade ein kleiner Riss entsteht oder ein kompletter Bruch droht. So lassen sich gezielte Maßnahmen einleiten – bevor es kritisch wird.

Blitzeinschlag? – Auch das soll bald erkannt werden

Doch das Team denkt weiter. Künftig soll die Technik nicht nur auf Risse hören – sondern auch erkennen, wenn ein Blitz das Rotorblatt getroffen hat. Solche Einschläge können das Material schwächen oder unbemerkt beschädigen.

„Gerade bei Offshore-Windparks ist das ein wichtiger Aspekt“, sagt Zeugmann. Denn auf hoher See können Schäden durch Blitze oft lange unentdeckt bleiben – bis sie ernst werden.

Große Wirkung mit kleinem Sensor

Warum ist das alles so wichtig? Weil Windkraft ein zentraler Baustein der Energiewende ist – und gleichzeitig besonders empfindlich. Jede Stunde Stillstand kostet Geld. Jeder unnötige Austausch belastet das Budget. Und jedes zu spät erkannte Problem gefährdet die Stromversorgung.

Mit der neuen Technologie lassen sich:

Schäden schneller erkennen
unnötige Einsätze vermeiden
Wartungen besser planen
Windräder länger und zuverlässiger betreiben

Die Kosten pro Schadensfall – derzeit teils über 200.000 Euro pro Rotorblatt – könnten dadurch deutlich sinken.

Kurz zusammengefasst:

Schäden an Windenergieanlagen entstehen oft im Inneren der Rotorblätter und bleiben lange unentdeckt – Reparaturen kosten bis zu 200.000 Euro pro Blatt.
Fraunhofer-Forscher haben ein Sensorsystem entwickelt, das Risse und Brüche frühzeitig über Körperschall erkennt – ohne aufwändige Vor-Ort-Kontrolle.
Die Technik überträgt nur relevante Daten per Mobilfunk, spart Kosten, verhindert unnötige Einsätze und soll künftig sogar Blitzeinschläge erkennen.

Übrigens: Während Sensoren künftig teure Schäden verhindern sollen, zeigen neue Studien ein anderes Risiko der Offshore-Windkraft: Tausende Tonnen Farbpartikel landen im Meer. Wie viel davon bereits auf dem Meeresgrund liegt und welche Folgen das haben könnte – mehr dazu in unserem Artikel.