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Kompetenzzentrum Windenergie

30.03.2017

Auf dem Gelände der PTB wird das sogenannte Kompetenzzentrum für Windenergie errichtet.

Kompetenzzentrum Windenergie der PTB:a) Koordinatenmessgerätb) Windkanal zur Kalibrierung von Wind-Lidar-Systemenc) Drehmomentnormalmesseinrichtung

Fachliche Schwerpunkte sind ein Großkoordinatenmessgerät mit Messvolumen von 5 m × 4 m × 2 m, eine Drehmomentnormalmesseinrichtung (Dm-NME) zur Rückführung von Drehmomenten bis 5 MN ∙ m (ausbaufähig bis 20 MN ∙ m) und ein System zur Kalibrierung von Wind-Lidar-Systemen. Dieses weltweit einzigartige Zentrum dient der Erforschung und Realisierung neuer Messsysteme für Windenergieanlagen. Gleichzeitig wird sich das Dienstleitungsangebot der PTB deutlich erweitern.

Koordinatenmesstechnik

Ziel ist die erstmalige und nachhaltige Sicherstel- lung zuverlässiger und hochgenauer dimensioneller Messungen von Großbauteilen, insbesondere gro- ßer Getriebebauteile für Windenergieanlagen. Das geplante Großkoordinatenmessgerät verfügt dabei über drei kartesisch verfahrbare Achsen und einen Drehtisch. Es eignet sich in besonderer Weise für die Messung rotationssymmetrischer Bauteile wie Zahnräder, Rotor-Stator-Bauteile oder Lagerringe. Durch den Einsatz nachführbarer Laserinterferome- ter ist es darüber hinaus möglich, die Messgenauig- keit der Anlage gegenüber kommerziellen Geräten deutlich zu verbessern. Hierdurch lassen sich Geo- metriefehler eines Messgerätes und Verformungen durch Temperatureinflüsse besser kompensieren. So liegt z. B. die erwartete Messunsicherheit für Bau- teile von 4 m Durchmesser künftig deutlich unter 10 μm.

Drehmomentmesstechnik

Der Bau der neuen Dm-NME ermöglicht weltweit erstmalig rückgeführte Drehmomentmessungen bis 5 MN ∙ m. Dies erlaubt die Kalibrierung von ent- sprechenden Drehmoment-Transferaufnehmern für industrielle Anwendungen. Die Anlage wird von der PTB entwickelt und gebaut. Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt im Bereich der Forschung, insbesondere können Fragestellungen zum Ausbau von Windenergieanlagen mit noch größeren Leis- tungen bis 20 MN ∙ m messtechnisch untersucht werden. So ermöglicht die Anlage zusätzlich die Erzeugung von Biegemomenten, Axialkräften und dynamischen Anregungen bis 3 Hz. Damit wäre es erstmalig möglich, eine metrologische Charakteri- sierung von dynamischen Einflüssen im (MN ∙ m)-Drehmomentbereich bzw. auch im MN-Kraft- bereich zu untersuchen. Durch diese simultanen Belastungen können künftig Mehrkomponenten- aufnehmer für Kraft und Drehmoment praxisnah rückgeführt kalibriert werden.

Windkanalmesseinrichtung

Die Windkanalmesseinrichtung ermöglicht erst- mals grundlegende systematische Untersuchungen zur Validierung eines neuartigen Lidar-Windfern- messverfahrens. Hierzu wird die Messunsicher- heitsbilanz des als Transfernormal entwickelten bistatischen PTB-Wind-Lidar-Systems für Windge- schwindigkeitsmessungen mit höchster Ortsauflö- sung und Genauigkeit in der Windkanalmessein- richtung eingehend analysiert. Dabei genügt sie den hohen Anforderungen einer Kalibriereinrichtung hinsichtlich der generierten Strömungsqualität und der messtechnischen Rückführung der Strömungs- geschwindigkeit mittels Laser-Doppler-Anemome- ter als Bezugsnormal.

Deutsche Unternehmen werden vom Bau des Kom- petenzzentrums für Windenergie maßgeblich pro- fitieren. Mit den kalibrierten Normalen und Auf- nehmern können sie ihre eigenen Fertigungsprozesse erstmals rückführbar beurteilen, verbessern und die Qualität ihrer Produkte im internationalen Wettbewerb nachweisen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert die Anschaffung und den Aufbau der Messsysteme sowie wissenschaftliches Personal mit ca. 9,4 Mio. Euro. Zusätzlich wird die Errichtung neuer Gebäude und Infrastrukturmaßnamen vom Haushalt der PTB fi- nanziert. Betrieben werden die Anlagen gemeinsam von den Fachabteilungen 1 und 5.