KI-gestützte Bewertung mechanischer Belastungen und des Lebensdauerverbrauchs von Windenergieanlagen

Im Forschungsprojekt TeLeWind wird ein innovatives, skalierbares System entwickelt, das den tatsächlichen Lebensdauerverbrauch von Windenergieanlagen (WEA) mithilfe künstlicher Intelligenz und physikalischer Modelle ermittelt. Ziel ist es, bislang schwer erfassbare mechanische Belastungen und Ermüdungsprozesse transparent zu machen und damit eine zuverlässige Grundlage für einen wirtschaftlichen, sicheren und nachhaltigen Anlagenbetrieb zu schaffen.

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Herausforderung

Windenergieanlagen sind während ihrer Betriebszeit komplexen und wechselnden mechanischen Belastungen ausgesetzt. Diese beeinflussen die Ermüdung einzelner Komponenten und damit die verbleibende Lebensdauer der gesamten Anlage. Herkömmliche Überwachungssysteme und SCADA-Daten ermöglichen jedoch nur begrenzte Rückschlüsse auf interne Belastungszustände und den tatsächlichen Verschleiß.

Für Betreiber und Serviceunternehmen ist es daher schwierig, den individuellen Lebensdauerverbrauch zuverlässig zu bewerten und Wartungsmaßnahmen bedarfsgerecht zu planen.

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Lösungsansatz

Hier setzt das Forschungsprojekt TeLeWind an. Im Mittelpunkt steht ein hybrider Physik-KI-Ansatz, der physikalische Simulationen mit realen Sensormessdaten verknüpft. Auf dieser Grundlage werden intelligente Modelle entwickelt, die mechanische Belastungen und Ermüdungseffekte anhand standardmäßig verfügbarer SCADA-Daten abschätzen können.

Die Ergebnisse werden in Form interpretierbarer Risikoscores bereitgestellt. Diese ermöglichen eine verständliche Bewertung des Anlagenzustands und des Lebensdauerverbrauchs, ohne dass für den späteren flächendeckenden Einsatz zusätzliche Sensorhardware erforderlich ist.

Ergänzend werden Edge-Computing-Lösungen zur lokalen Datenverarbeitung sowie Verfahren zur Rekonstruktion historischer Belastungsverläufe erforscht. Dadurch sollen auch auf Basis begrenzter Messzeiträume belastbare Aussagen zur bisherigen Beanspruchung und zur verbleibenden Nutzungsdauer ermöglicht werden.

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Mehrwert und Potenzial

Mit TeLeWind wird die Grundlage für eine vorausschauende und zustandsbasierte Betriebsführung von Windenergieanlagen geschaffen. Anstelle starrer Wartungsintervalle können Instandhaltungsmaßnahmen künftig stärker am tatsächlichen Anlagenzustand ausgerichtet werden.

Die entwickelten Methoden sollen dazu beitragen, Wartungs- und Betriebskosten zu reduzieren, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen und die Lebensdauer von Windenergieanlagen zu verlängern.

Darüber hinaus eröffnen die gewonnenen Erkenntnisse neue Möglichkeiten zur datenbasierten Optimierung des Anlagenbetriebs. Durch die gezielte Reduzierung mechanischer Belastungen bei gleichzeitiger Optimierung des Energieertrags leistet TeLeWind einen wichtigen Beitrag zu einer effizienteren und nachhaltigeren Nutzung der Windenergie.

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