Blitzlaborteam der FH Kiel testet modernes Blitzmonitoringsystem
Gastbeitrag von Prof. Dr.-Ing. Kay Rethmeier (Laborleiter Hochspannungstechnik und Direktor des Institutes für Elektrische Energietechnik an der FH Kiel)
Lichtwellenleiter messen die
Stromstärke
Effizienz ist gefragt! Windräder werden immer leistungsstärker und größer, damit sie auch bei geringstem Platzbedarf ein Maximum der angebotenen Windkraft abernten können. Mit jedem Meter mehr an Höhe steigt aber auch die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Unwetter eines der Rotorblätter vom Blitz getroffen wird. Kleinere Blitze stehen quasi auf der Tagesordnung und werden von modernen Windmühlen locker weggesteckt. Doch richtig starke atmosphärische Entladungen, wie zum Beispiel der von allen gefürchtete „Jahrhundertblitz“, können große Schäden verursachen. Die vom Blitz getroffene Windkraftanlage ist dann zerstört oder muss zumindest aufwändig repariert werden.
„Wann ist der Blitzschaden so groß, dass vor Ort auf hoher See repariert werden muss?“, fragte sich auch ein großer deutscher Hersteller von Blitzschutztechnik und entwickelte ein Monitoringsystem für Blitzeinschläge, welches eine zuverlässige Aussage über die Schadenswirkung am Einschlagsort liefern kann. Denn wenn das Zerstörungspotenzial eines Blitzes bekannt ist, kann der Windparkbetreiber bequem aus der Ferne entscheiden, ob ein kostspieliger Helikopterflug zur Begutachtung des möglichen Schadens notwendig ist oder nicht. Viele dieser Inspektionsflüge sind nämlich unnötig, da es sich oft nur um Einschläge kleinerer Blitze handelt, die nur einen „Lackschaden“ verursachen, aber die Anlage an sich nicht gefährden. Hier liegt das Einsparpotenzial eines solchen Monitoringsystems für den Windmüller. Das innovative Messsystem wird in die Rotorblätter verbaut, misst in Echtzeit den Blitzstrom und bewertet die für Schadensfälle relevanten Parameter wie Stromstärke, Blitzladung und Zerstörungsenergie. Doch auch ein solch hochmodernes Messsystem muss zuerst unter Laborbedingungen beweisen, was in ihm steckt: Ist es auch für den Jahrhundertblitz geeignet, oder versagt es genau dann, wenn es am meisten gebraucht wird?
Zu diesem Zweck wurden im Blitzlabor der Fachhochschule Kiel Untersuchungen durchgeführt, mit denen ein bereits auf dem Markt erhältliches Monitoringssystem auf seine Tauglichkeit bei Extremblitzen überprüften werden sollte. Deutsche DIN-Normen für Blitzschutz schreiben Tests mit maximal 200.000 Ampere Stromstärke vor, doch erst wenn das Messsystem auch 300.000 Ampere richtig erfassen kann, ist man auf der sicheren Seite. Für derartige Tests fahren die Kundinnen und Kunden gerne einige hundert Kilometer, denn in Deutschland wird diese Stromstärke nur von einer Hand voll Einrichtungen beherrscht. Die Fachhochschule Kiel betreibt eines dieser leistungsstarken Blitzlabore, welches die immensen Stromkräfte und die hohen Temperaturen bei simulierten Extremblitzen kontrollieren kann. Und so konnte erfolgreich bestätigt werden, dass der innovative Echtzeit-Sensor auch den Jahrhundertblitz erfolgreich erfassen und automatisiert ein Schadensteam auf den Weg bringen kann.
