aerodyn engineering setzt beim Test innovativer Offshore-Windkraft-anlagen auf den hochpräzisen Kraftsensor S9M von HBM

Erneuerbare Energiequellen sind entscheidend, um die Energie­wende zu meistern. aerodyn engineering entwickelt neue Systeme, mit denen sich die Kraft von Windströmen besser zur Energiepro­duktion nutzen lässt. Für die aufwendigen Tests der Anlagen unter rauen Bedingungen ist verläss­liche Messtechnik gefragt. Die Wind-kraft-Experten setzen daher bei den Versuchen mit einer neuen Off-shore-Anlage vor der Küste Japans auf Sen­sorik von HBM. Der Kraftaufnehmer S9M des globalen Techno­logie- und Markt­führers im Bereich Mess­technik liefert aerodyn engineering präzise Messdaten sogar bei Messungen unter der Meeresoberfläche.

 

Der globale Bedarf an Energie wächst rasant. Jedes Jahr werden weltweit allein 16.330 Milliarden Kilowattstunden elektrischer Energie verbraucht – Tendenz steigend. Insbesondere erneuerbare Energiequellen gewinnen bei der Stromproduktion zunehmend an Bedeutung. Der Grund: Um den CO2-Ausstoß zu redu­zieren und den Klimawandel einzudäm­men, sind Technologien gefragt, die Strom effi­zienter und umweltschonender produzieren als beispielsweise traditionelle Gas- und Kohlekraftwerke. aerodyn engineering ent­wickelt innovative Windenergieanlagen, mit denen sich Windkraft noch besser nutzen lässt. Bevor die Systeme zum Einsatz kommen, testet das Technologieunternehmen mit Sitz in Büdelsdorf in Schleswig-Holstein, wie sich ihre Konstruktionen unter extre­men Umwelt­bedingungen bewähren. Für die aufwendigen Versuchs­reihen ist robuste Mess-technik gefragt, die zuverlässige Daten liefert – auch unter Wasser. Beim Test einer neuen Offshore-Windkraftanlage nutzen die Experten von aerodyn engineering deshalb hochwertige Sensortechnologie wie den äußerst präzisen Kraftsensor S9M von HBM.

Problem

aerodyn engineering testet vor der Küste der japanischen Insel Kurahashi das Modell einer neuen schwimmenden Windkraftanlage, die sich dank Drehgelenk selbstständig zum Wind ausrichtet. Ein wichtiges Ziel der Versuchsreihe ist herauszufinden, welcher Belas­tung die sechs Ankerseile ausgesetzt sind, die die Anlage vom Meeres­grund aus an ihrem Bestimmungsort halten. Für die mehrere Mo­nate dauernden Messungen ist verlässliche Messtechnik gefragt, die   

  • hochpräzise ist,
  • bei den dauerhaften Messungen unter der Meeresoberfläche wasserdicht ist,
  • beständig gegen hohe Überlasten und Korrosion im aggressiven salzhaltigen Meerwasser ist.  

Lösung

aerodyn engineering nutzt für seine Versuchsreihe den hochpräzisen s-förmigen Kraftsensor S9M sowie verschiedenes Einbauzubehör. Bei weiteren Messungen an den Abspannseilen des Rotorturms kommt zudem der Miniatur-Kraftsensor U9C von HBM zum Einsatz.

  • S9M bietet mit Genauigkeitsklasse 0,02 eine einzigartige Präzision für seine Bauart. Mit seiner geringen Temperaturab­hängigkeit und Resistenz gegen parasitäre Einflüsse liefert er verlässliche Daten bei schwierigsten Messbedingungen.
  • Der Kraftsensor S9M ist mit seiner hermetischen Kapselung ideal für langfristige Einsätze unter Wasser. Sein robuster Edel­stahl­messkörper ist korrosionsbeständig in aggressivem Meerwasser und hält Überlasten bis zur dreifachen Nennlast sicher aus.
  • Das passende Einbauzubehör wie etwa Gelenkösen sind ideal auf die Sensoren abgestimmt – für optimale Messergebnisse.

Ergebnis

  • Die hohe Genauigkeit des Kraftsensors S9M liefert präzise Messdaten, um aus dem Modellversuch verlässliche Daten für die Anlage in Originalgröße abzuleiten.
  • Dank der hermetischen Kapselung der S9M ist die empfindliche DMS-Technologie über die monatelangen Messreihen optimal vor eindringendem Wasser geschützt.
  • Mit S9M und U9C bietet HBM zwei robuste Sensoren, die die dynamische Belastung der Ankerseile und Abspannseile des Rotorturms präzise und detailliert aufnehmen.

Generalprobe für schwimmende Windkraftanlage

Durchschnittlich 10° Celsius hat das Meerwasser vor der japanischen Insel Kurahashi. Hier in der Bucht von Hiroshima testet aerodyn engineering eine schwimmende Windkraftanlage, die sich selbstständig zur Windrichtung ausrichtet. Drei dünne Schwimmköper halten die insgesamt drei Tonnen schwere Konstruktion über Wasser. Die zwei Rotorblätter an dem 8 Meter hohen Turm spannen sich über 16 Meter. „Bei besten Windverhältnissen produziert die Anlage eine Leistung von fünf Kilowatt“, sagt Martin Bode, Senior Chief Engineer bei aerodyn engineering und ergänzt: „Aber die Anlage ist nur ein Modell im Maßstab 1:10. Später, in Originalgröße, wird die Kons­truktion rund 3.000 Tonnen wiegen und bis zu sechs Megawatt Leistung erreichen.“

Sechs Stahlseile halten die Windkraftanlage an sechs Ankerpunkten am Meeresgrund stabil an ihrem Bestimmungsort. Das Drehgelenk, an dem die Ankerseile zusammenlaufen, ermöglicht, dass sich die komplette Anlage frei zum Wind ausrichten kann. Eine wichtige Frage, die die Tests beantworten müssen ist, welcher Belastung das Verankerungssystem der Anlage ausgesetzt ist. „Ob starke Stürme oder hoher Wellengang: Die Anker unserer Windkraftanlagen müssen später langfristig sehr rauen Bedingungen trotzen“, sagt Martin Bode. „Für unsere Messungen sind daher Kraftaufnehmer wichtig, die äußerst robust sind und sich über mehrere Monate unter Wasser einsetzen lassen.“ Um aus dem Modellversuch verlässliche Daten für die Anlage in Originalgröße ableiten zu können, müssen die Sensoren zudem sehr genaue und detaillierte Ergebnisse liefern.

„Für die aufwendigen Tests unserer neuen Offshore-Windkraftanlage brauchen wir Messtechnik, auf die wir uns verlassen können. Die Kraftaufnehmer S9M liefern uns zuverlässig und äußert präzise Daten zur Zugbelastung unseres Verankerungssystems, auch bei rausten Umweltbedingungen auf dem Meer“, sagt Martin Bode, Senior Chief Engineer bei aerodyn engineering.

Zugsensor S9M: Höchste Präzision bis in den unteren Kraftbereich

Die Experten von HBM, dem globalen Technologie- und Marktführer für Messtechnik, beraten aerodyn engineering und stellen verschiedene Sensoren vor.

„Für die monatelang andauernden Messungen von aerodyn engineering unter der Meeresoberfläche ist unser hermetisch gekap­selter Kraftsensor S9M die optimale Lösung. Wir testen unsere Pro­dukte sehr genau. So stellen wir sicher, dass jeder Sensor den hohen Qualitätsanforderungen von uns und unseren Kunden entspricht“, sagt Christoph Miks, Vertriebsingenieur bei HBM.

Der Zug­sensor S9M erfüllt die Anforderungen der Wind­kraftexperten optimal. Der s-förmige Kraftaufnehmer ist in sieben Nennlasten zwischen 0,5 kN und 50 kN erhältlich. Er nimmt Zug- und Druckkräfte sehr genau auf und eignet sich für vielfältige statische und dynamische Messanwendungen wie etwa an Prüfstän­den, Drehmo­mentmessungen mit Hebelarm sowie Aufgaben in Produktion und zur Überwachung. „Mit seiner minimierten Temperaturabhängigkeit sowie seinem geringen Einfluss parasitärer Kräfte erlaubt S9M sehr hohe Präzision bis in den unteren Kraftbereich des Sensors“, sagt Christoph Miks, Vertriebsingenieur bei HBM, „und das in schwierigster Umgebung, ob in industriellem Umfeld oder bei Kraftmessungen unter der Meeresoberfläche.“

Mit seiner hohen Genauigkeit (HBM-Genauigkeitsklasse: 0,02) bietet S9M eine für seine Bauform einzigartige Präzi­sion und ist dabei äußert robust. Der Kraft­aufnehmer erreicht mit seiner hermetischen Kapselung Schutzart IP68 und ist damit fürs Untertauchen ausgelegt. „Der einge­schweißte Deckel schützt die empfindliche DMS-Technologie optimal vor eindringendem Wasser – auch bei den langfristigen Messungen von aerodyn engineering“, betont Christoph Miks. „Wir testen unsere Produkte sehr genau und stellen so sicher, dass jeder Sensor den hohen Qualitätsan­forderungen von uns und unseren Kunden hundertprozentig entspricht.“

 

 

Für stärksten Seegang: Äußerst robust mit Stahlmesskörper

„Unsere Anlagen sind später sehr hohen Windgeschwindigkeiten von bis zu 25 Metern pro Sekunde ausgesetzt, das ist ein richtig schwerer Sturm“, erläutert Martin Bode, „zudem müssen die Ankerseile starken Wellen bis zu 17 Meter Höhe standhalten.“

Auch vor der Küste von Kurahashi können starke Wellen die Ankerseile kurzfristig unter sehr hohe Zugbelastung setzen. S9M erreicht eine enorme Genauigkeit bis in höhere Nennkraftbereiche. So lässt sich für Anwendungen, bei denen hohe Überlasten auftreten können, einfach eine höhere Nennlast wählen. Die sehr gute Performance des Sensors garantiert präziseste Messer­gebnisse.

„Mit unseren innovativen Windkraftsystemen bringen wir die Energie-wende voran. Dafür brauchen wir Partner, die neue Wege mit uns gehen. Die Experten von HBM beraten uns, damit wir bei unseren Versuchen optimale Messdaten erhalten. Dank ihrer globalen Präsenz sind sie bei unseren Projekten weltweit immer schnell für uns da“, sagt Martin Bode, Senior Chief Engineer bei aerodyn engineering.

Neben dem Zugsensor S9M nutzt aerodyn engineering weiteres Zubehör wie die passenden Gelenkösen, die optimal auf die Nennkraft des Zugsensors abgestimmt sind. Zudem haben die Windkraft-Experten für die Messung der Zugbelastung auf die drei Abspannseile des Rotorturms den Miniatur-Kraftsensor U9C im Einsatz. Mit seiner hohen Dynamik und seinem robusten Messkörper aus rost­freiem Stahl nimmt er die Belastungsänderungen der Abspannseile langfristig exakt auf. „Wir bieten eine sehr breite Auswahl an Sensoren und Messelektronik für jede Anforderung“, sagt Christoph Miks. „Unsere Kunden erhalten bei uns Technologie über die gesamte Messkette aus einer Hand, von Sensoren- und Messelektronik bis hin zum passenden Einbauzubehör.“

aerodyn engineering vertraut bereits seit mehreren Jahren auf die umfangreiche Expertise von HBM im Bereich Sensorik und Messtech­nik. „Für unsere innovativen Windenergiekonzepte benötigen wir einen Partner, der mit uns neue Wege geht“, sagt Martin Bode. „Die Experten von HBM beraten uns und bieten uns hochwertige und verlässliche Technologien, die die Versuchsreihen mit unseren Prototypen effizienter und sicherer machen. Bei unseren Tests weltweit profitieren wir von der globalen Präsenz von HBM, etwa wenn es bei spontaneren Messeinsätzen manchmal schnell gehen muss.“


aerodyn engineering:

entwickelt und testet innovative Windenergieanlagen und Komponenten wie Turbinen und Rotorblätter für den Einsatz an Land sowie Offshore auf dem Meer. Die von aerodyn entwickelten Anlagen sind auf allen fünf Kontinenten weltweit im Einsatz und helfen dabei, die Stromproduktion umweltfreundlicher zu machen und erneuerbare Energiequellen wie die Windkraft besser zu nutzen. Die unter­schied­lichen Systemkonzepte des Unternehmens aus Büdelsdorf in Schles­wig-Holstein erreichen eine Leistung von bis zu 6.500 kW.


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