Sensorische Lager

Liebe Promovierende,

nach dem Abschluss meines Studiums an der TU Ilmenau und der TU Budapest hat es mich zum Promovieren nach Bremen gezogen. Am Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme (IMSAS) der Universität Bremen beschäftige ich mich mit der Entwicklung hochbelastbarer Sensoren für Wälzlager.

Die Windkraftindustrie treibt die Erschließung von Offshore-Windparks massiv voran. Die Installation von Windkraftanlagen auf dem offenen Meer bietet einige Vorteile: Es herrschen konstantere Windverhältnisse, die Energieausbeute ist damit höher als an Land und es lassen sich extrem große Windkraftanlagen realisieren (aktuell ca. 5 MW pro Anlage). Untersuchungen zufolge wird im Jahr 2050 die Offshore-Windenergie 36 % der Bruttostromerzeugung Deutschlands liefern.

Mit der Erschließung der Meere als Standort entstehen jedoch auch neue Herausforderungen an die Technik. Es herrscht ein extrem raues Klima, so dass die Korrosion und Alterung der Anlagen beschleunigt wird. Dem wird durch Wartungen entgegengewirkt, diese sind durch den hohen logistischen Aufwand sehr teuer. Im Winter kann oftmals witterungsbedingt keine Wartung durchgeführt werden. Aus diesem Grund werden unterschiedliche Monitoringsysteme eingesetzt, die den Status einzelner Anlagen, aber auch ganzer Windparks überwachen und über verschiedene Übertragungswege an Kontrollstationen am Festland übertragen. Auf Basis dieser Daten werden Wartungspläne erstellt, um eine effektive und wirtschaftliche Wartung und Nutzung der Anlagen zu gewährleisten.

(Quelle : DeWind GmbH, Schaeffler KG)

Die Wälzlager einer Windkraftanlage sind hoch beanspruchte Bauteile. Sie besitzen Durchmesser von über drei Metern und dienen der Lagerung des Rotors (diese haben Durchmesser von ca. 110 m) und müssen sowohl dessen Gewicht, als auch die dynamischen Belastungen im Betrieb (bspw. Windböen aus verschiedenen Richtungen) tragen (siehe Abbildung).

Mein Projekt besteht darin, einen Sensor zu entwickeln, der diese Belastungen direkt am Ort des Geschehens zeit- und ortsaufgelöst messen kann. Dafür ist es notwendig, den Sensor direkt in die Lauffläche des Lagers zu integrieren. Auch wenn die Lager riesig sind: Der eigentliche Sensor ist  wesentlich dünner als ein menschliches Haar! Auf diese Weise erreicht man jedoch eine hohe Dynamik, die den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gerecht wird. Ein solches „fühlendes“ Lager soll später einmal in der Lage sein, kritische Belastungszustände selbstständig zu detektieren und die Serviceleitstelle zu benachrichtigen. Auf diese Weise können Windkraftanlagenbetreiber hohe Kosten durch Ausfall der Anlagen oder Versicherungsprämien sparen und der Betrieb der Anlage wird insgesamt wirtschaftlicher.

Neben dem Stipendium habe ich zusätzlich noch eine viertel Stelle am Institut. Außerdem ist dies ein reguläres Forschungsprojekt der Universität. Die technologischen Prozesse sind sehr teuer und ließen sich niemals mit den 100 € der Forschungskostenpauschale bezahlen.  Vielleicht habe ich thematisch nicht so viele Freiheiten wie jemand, der nicht an ein Projekt gebunden ist, dafür stehen mir hier alle technologischen Möglichkeiten der Halbleitertechnik offen, ich erhalte einen guten Einblick in verschiedene Bereiche und Technologien und kann viele Dinge ausprobieren.

In meiner Freizeit engagiere ich mich als Vorstandsmitglied für den JugendUnternimmt e.V., der den gleichnamigen Schülerwettbewerb zur Förderung unternehmerischen Denkens und Handelns von Jugendlichen ausrichtet. Mehr Informationen dazu gibt es auf www.JugendUnternimmt.org.

Wenn dann noch etwas Zeit übrig ist baue und fahre ich gern Faltboote und fotografiere leidenschaftlich gern.

Popularity: 37% [?]