Blitzschaden am Rotorblatt erkennen

Einen Blitzschaden am Rotorblatt erkennen Sie von außen vor allem an Spuren nahe der Blattspitze. Dazu gehören verfärbte oder angeschmolzene Stellen am Rezeptor oder an einer metallischen Blattspitze, Brandspuren auf der Oberfläche, kleine Löcher im Laminat, Risse und aufgegangene Klebenähte an der Hinterkante. Schwere Fälle reichen bis zu abgelösten Schalen oder einer abgerissenen Blattspitze. Ein Teil der Schäden liegt aber im Inneren des Blattes, etwa Delaminationen, und zeigt sich außen erst spät. Ob ein Blatt weiter betrieben werden kann, beurteilen Sachverständige. Die Prüfung der Blitzschutzanlage selbst richtet sich nach IEC 61400-24 und der Technischen Richtlinie des Bundesverbands WindEnergie (BWE) und braucht Messungen an der Anlage.

Wo schlägt der Blitz am Rotorblatt ein?

Die Technische Richtlinie des BWE zur Prüfung der Blitzschutzanlage hält fest, dass die deutlich überwiegende Zahl der Blitzeinwirkungen an den Rotorblättern im Bereich der Blattspitzen erfolgt. Sie verweist dazu auf die IEC 61400-24.

Eine Auswertung von 304 Blitzschäden an Windparks in den USA kommt zum gleichen Ergebnis. Die Studie von Forschern der Technischen Universität Dänemark und weiteren Autoren erschien 2016. Nach der Zusammenfassung in einem Übersichtsartikel der Fachzeitschrift Energies lagen mehr als 60 Prozent der Schäden im letzten Meter vor der Blattspitze und 90 Prozent innerhalb der letzten vier Meter. Die untersuchten Blätter waren allerdings vor Erscheinen der IEC 61400-24 entwickelt worden. Schäden an mehr als einem Blatt derselben Anlage waren in der Auswertung selten.

Wie ist ein Rotorblatt gegen Blitz geschützt?

Die IEC 61400-24 regelt den Blitzschutz von Windenergieanlagen. Sie enthält Anforderungen an den Schutz der Rotorblätter und anderer Bauteile gegen direkte und indirekte Blitzwirkungen und Prüfverfahren für den Nachweis.

Nach der BWE-Richtlinie besteht die äußere Blitzschutzanlage aus drei Teilen.

Fangeinrichtungen. Am Rotorblatt sind das die Rezeptoren, also metallische Punkte oder Flächen an der Oberfläche, oder eine metallische Blattspitze.
Ableitung. Sie führt den Blitzstrom über Blatt, Nabe, Maschinenhaus und Turm ab. Die Ableitung liegt oft innerhalb der Rotorblätter.
Erdungsanlage. Sie leitet den Strom am Turmfuß in den Boden.

Einen vollständigen Schutz gibt es nicht. Nach dem Übersichtsartikel in Energies sind heutige Fangsysteme für etwa 98 Prozent der Einschläge ausgelegt. Leitet die Ableitung den Strom nicht wie vorgesehen, kann im Blattinneren eine Druckwelle entstehen, weil sich Luft oder eingeschlossene Feuchte schlagartig ausdehnt. Der Überdruck kann das Blatt bis zum Versagen belasten.

Welche Spuren hinterlässt ein Blitzschaden?

Diese Schadensbilder werden in der Fachliteratur beschrieben.

Spuren am Rezeptor. Verfärbungen, Abbrand oder Schmelzspuren am Rezeptor und am Lack darum können auf einen Einschlag hinweisen. Die BWE-Richtlinie verlangt bei der Sichtprüfung, die Rezeptoren auf Zustand, Prüfbarkeit und Hinweise auf stattgefundene Blitzeinwirkungen zu prüfen.
Brandspuren auf der Oberfläche. Nach dem Beratungsunternehmen Natural Power ist eine oberflächliche Versengung ein Beispiel für einen geringen Schaden ohne sofortigen Reparaturbedarf. Auch das gehört aber dokumentiert.
Kleine Löcher und Risse. Nahe dem Einschlagpunkt können Durchschläge und Brandstellen im Laminat entstehen. Natural Power beschreibt außerdem, dass ein Blitz die Blattspitze oder die Vorderkante anschmelzen oder reißen lassen kann.
Aufgegangene Klebenähte. Ober- und Unterschale des Blattes lösen sich örtlich voneinander, meist an der Spitze oder an der Hinterkante in den äußeren Metern. Ursache ist nach dem Energies-Artikel vor allem die Luft im Blatt, die sich durch die Hitze ausdehnt. Verdampfende Feuchte im Blatt verstärkt das.
Delamination. Die Lagen des Laminats lösen sich voneinander, durch Druck und Hitze des Blitzkanals. In der US-Auswertung überwog dieses Schadensbild deutlich. Oft geht es mit Löchern und Brandspuren nahe dem Einschlag einher.
Abgelöste Schalen oder Blattspitze. Das ist selten, aber besonders schwer. Lösen sich Teile der Schale oder bricht die Spitze ab, droht herabfallendes Material. Dann gelten sofort die Vorgaben von Hersteller und Betriebsführung.

Eine Delamination ist von außen oft nur zu ahnen, etwa an einer Aufwölbung, einer Verfärbung oder einem Riss in der Oberfläche. Mit Sicherheit beurteilen lässt sie sich nur mit weiteren Prüfverfahren.

Warum sind Blitzschäden von außen oft schwer zu erkennen?

Die Anwendungsempfehlung des BWE zum Drohneneinsatz bei der wiederkehrenden Prüfung sagt es klar. Kameras erfassen nur die Oberfläche. Delaminationen und Schäden unter der Oberfläche werden erst spät erkannt, wenn sie sich außen zeigen. Natural Power weist darauf hin, dass feine Brüche im Glasfaserlaminat unentdeckt bleiben und das Blatt mit der Zeit stärker schädigen können. An blitzreichen Standorten empfiehlt das Unternehmen deshalb auch Prüfungen im Blattinneren.

Das hat einen technischen Hintergrund. Nach dem Energies-Artikel begünstigt eine Delamination die Entstehung von Rissen, und Rotorblätter sind im Betrieb ständig wechselnden Lasten ausgesetzt. Ein kleiner Schaden kann so wachsen. Wer ihn früh dokumentiert und beobachtet, kann die Reparatur planen, bevor er größer wird.

Was verlangt die Blitzschutzprüfung an Windenergieanlagen?

Die Technische Richtlinie des BWE vom März 2021 beschreibt technische Mindestanforderungen an die Prüfung der äußeren Blitzschutzanlage durch geeignete Sachverständige. Die Erstprüfung übernimmt in der Regel der Hersteller bei der Inbetriebnahme, die Wiederholungsprüfungen machen Sachverständige.

Intervalle. Geprüft wird nach dem zertifizierten Blitzschutzkonzept der Anlage oder nach IEC 61400-24. Windenergieanlagen sind nach der Richtlinie in der Regel in den Gefährdungspegel LPL I und die Blitzschutzklasse I einzustufen. Danach sind jährliche Sichtprüfungen und vollständige Prüfungen alle zwei Jahre durchzuführen.
Sichtprüfung. Dazu gehören die Rezeptoren, die Ableitungsstrecke im Blatt, der Übergang vom Blatt über die Nabe zum Maschinenhaus mit eventuellen Funkenstrecken, die Fangeinrichtungen am Maschinenhaus und die Erdung am Turmfuß. Bei einer Prüfung direkt am Blatt sollen auch die Wasserablaufbohrungen auf Durchgang kontrolliert werden.
Messung. In Bereichen, die man nicht einsehen kann, wird der Durchgangswiderstand gemessen, etwa von den Rezeptoren bis zum Blattflansch. Dazu kommt die Messung des Erdungswiderstands.
Dokumentation. Der Bericht enthält Prüfumfang, Messwerte, Ergebnis, Empfehlungen und den nächsten Prüftermin.

Die Anwendungsempfehlung des BWE zum Drohneneinsatz stellt außerdem klar, dass für die Prüfung des Blitzschutzsystems der Rotorblätter weiterhin diese Richtlinie gilt. Eine Befliegung kann die Sichtprüfung der Rezeptoren unterstützen. Die Messungen ersetzt sie nicht. Wie die wiederkehrende Prüfung insgesamt abläuft, beschreibt der Beitrag Wiederkehrende Prüfung der Windenergieanlage.

Was sollten Betreiber nach einem Gewitter tun?

Werten Sie die Meldungen der Anlagensteuerung aus und, falls vorhanden, die Daten eines Blitzstrom-Messsystems.
Lassen Sie zeitnah prüfen, wenn ein Einschlag vermutet wird. Natural Power rät dazu, weil sich ein Schaden im weiteren Betrieb ausbreiten kann.
Lassen Sie alle drei Blätter erfassen, nicht nur das vermutlich getroffene.
Beziehen Sie bei Auffälligkeiten den Sachverständigen und die Betriebsführung ein.
Dokumentieren Sie Befunde sorgfältig. Nach Natural Power sind solche Unterlagen bei Garantie- und Versicherungsfragen wertvoll. Was im Einzelfall verlangt wird, regelt der jeweilige Vertrag.

Die Reparatur übernehmen spezialisierte Servicefirmen für Rotorblätter. Wir reparieren keine Blätter und prüfen keine Blitzschutzanlagen.

Wie helfen Bilddaten aus der Luft?

Eine Befliegung erfasst jedes Blatt von der Wurzel bis zur Spitze, ohne dass jemand am Seil hängen muss. Für den Einsatz im Rahmen der wiederkehrenden Prüfung nennt die BWE-Anwendungsempfehlung Mindestanforderungen. Jedes Blatt ist aus mindestens vier Blickwinkeln aufzunehmen, jeder Befund muss eindeutig einem Blatt zugeordnet werden, und als minimal zu erkennende Rissbreite nennt sie 1 mm.

Eindeutige Zuordnung. Jeder Befund wird einem Blatt, einer Blattseite und einer Position entlang des Blattes zugeordnet.
Spitze und Rezeptoren im Detail. Gerade der Bereich, in dem sich Blitzschäden häufen, lässt sich aus der Nähe und aus mehreren Richtungen aufnehmen.
Vergleich über die Jahre. Bilder aus verschiedenen Jahren zeigen, ob sich ein Befund verändert.
Kurzer Stillstand. Während der Befliegung steht die Anlage still. Der Stillstand dauert nur so lange wie die Befliegung.

Die Grenzen gehören dazu. Die Kamera sieht nur die Oberfläche. Bei Regen, Schnee, Nebel, Eis am Blatt, in der Dämmerung oder bei starkem Gegenlicht ist nach der BWE-Empfehlung keine verlässliche Inspektion möglich. Die Bewertung der Ergebnisse muss ein Sachverständiger für Rotorblätter vornehmen. Ist ein Befund unklar, folgt eine weitere Befliegung oder eine handnahe Untersuchung. Wie eine Befliegung abläuft, beschreibt der Beitrag Rotorblätter per Drohne prüfen. Ein anderes Schadensbild an der Blattkante behandelt der Beitrag Erosion an der Rotorblatt-Vorderkante.

So unterstützen wir Sie

Wir befliegen Ihre Rotorblätter und liefern vollständige, jedem Blatt zugeordnete Bilddaten, mit besonderem Augenmerk auf Blattspitzen und Rezeptoren. Auffälligkeiten beschreiben wir mit Lage, ungefährer Ausdehnung und Dringlichkeit, damit Ihr Sachverständiger und Ihre Servicefirma direkt damit arbeiten können. Wir sind keine Sachverständigen für Windenergieanlagen und keine Blitzschutzprüfer. Mehr unter Rotorblatt-Inspektion, wir sind in OWL, im Münsterland und in ganz NRW im Einsatz und erreichbar über den Kontakt.

Blitzschaden am Rotorblatt erkennen. Typische Spuren, Blitzschutz und wer den Schaden beurteilt