Das Video links (122 K) zeigt, wie bei einem 32 m langen Rotorblatt die Dauerfestigkeit getestet wird. Dazu wird es über die Breitseite des Blattprofiles 5 Millionen mal zyklisch gebogen. Ein solcher Volltest dauert rund drei Monate.

Unmittelbar links davon sieht man ein zweites, kürzeres Rotorblatt, das in der anderen Ebene zyklisch belastet wird.In beiden Fällen werden die Blätter mit einer Frequenz gebogen, die nahe bei ihrer Eigenfrequenz liegt.Unter Eigenfrequenz versteht man jene Frequenz, mit der das Blatt schwingt, wenn man es einmal in eine Richtung anstößt. Ein Blatt hat in den beiden Belastungsrichtungen verschiedene Eigenfrequenzen: über ihre Längskante sind Rotorblätter steifer und haben daher in dieser Ebene eine höhere Eigenfrequenz.Jede Blatt wird durch einen Elektromotor, der auf dem Blatt montiert ist und ein Gewicht auf- und abbewegt, in Schwingung versetzt. Das Fundament für diesen Test muß sehr fest sein: Es besteht aus 2 000 Tonnen Beton.

Unser Video wurde in der Rotorblatt-Testanlage des Risoe National Laboratory Sparkær Testzentrums in Jütland (Dänemark) aufgenommen. (In Dänemark sind die Typisierungsbestimmungen für Rotorblätter sehr streng und verlangen sowohl Tests des Ermüdungsverhaltens (Dauerfestigkeittests) als auch statische Belastungstests. In anderen Ländern gibt es normalerweise mildere Bestimmungen für die Typisierung.)

Gewöhnlich werden für Rotorblätter gekreuzte Schichten von Glasfasermatten verwendet, die mit Kunststoffen wie Polyester imprägniert sind (GFK = Glasfaserverstärkter Kunststoff). Nach dem Imprägnieren der Glasfasern durch Polyester wird dieser gehärtet. Anstelle von Polyester kann auch Epoxy verwendet werden. Alternativ dazu kann die grundlegende Struktur auch teilweise oder ganz aus Kohlefaser gefertigt werden. Kohlefaser ist ein leichteres, jedoch kostspieligeres Material mit hoher Festigkeit. Für große Rotorblätter werden auch Holz-Epoxy-Laminate eingesetzt.

Warum Rotorblätter testen? Rotorblätter müssen getestet werden, um sicherzustellen, daß die Laminate halten, d.h. die Schichten des Rotorblattes sich nicht voneinander lösen (Entlaminierung). Außerdem wird verifiziert, daß die Fasern unter wiederholter Beanspruchung nicht brechen.

Dehnmeßstreifen (kurz: DMS) werden eingesetzt, um die Biege- und Dehnbelastung des Rotorblattes sehr genau zu messen. Ein DMS besteht aus flachen elektrischen Widerständen und wird auf die Oberfläche eines Rotorblattes geklebt.

Die Meßdaten der Dehnmeßstreifen werden ständig am Computer überwacht. Nichtlineare Veränderungen des typischen Musters deuten auf einen Schaden an der Rotorblatt-Struktur hin.

Infrarotkameras können lokale Gebiete mit erhöhter Temperatur ausfindig machen. Es kann sich dabei um Gebiete mit Strukturdämpfung handeln, also um Gebiete, die von den Blattdesignern absichtlich so ausgelegt wurden, daß dort die Biegeenergie in Wärme umgewandelt wird, um das Blatt zu stabilisieren. Darüberhinaus können wärmere Gebiete auch Bereiche von Entlaminierung anzeigen, oder Bereiche, wo die Fasern knapp vor dem Bruch stehen.

Ab dem Jahr 2000 wird von Blatttests eine Bestimmung der verschiedenen Eigenformen der Vibrationen jedes Blatts verlangt (in Dänemark). Das geschieht mit speziellen Prüfgeräten, die bei verschiedenen Frequenzen Blattschwingungen in verschiedene Richtungen anregen.

Eigenformen von Schwingungen sind aus dem Musikinstrumentenbau bekannt. Die Saite einer Geige kann in ihrem Grundton schwingen, d.h. die Mitte der Saite bewegt sich hin und her. Weiters existiert normalerweise der erste Oberton (die erste Harmonische), welcher zwei Schwingungsmaxima bei jeweils 1/4 der Saitenlänge aufweist und mit der doppelten Frequenz des Grundtones schwingt.

Warum interessieren sich Hersteller von Windkraftanlagen für die diversen Eigenfrequenzen von Rotorblättern? Wenn ein Rotorblatt auf eine Anlage montiert werden soll, muß sichergestellt sein, daß das Blatt nicht die gleichen Eigenfrequenzen wie der Rest der Anlage aufweist. Sonst können nämlich in der gesamten Struktur Resonanzen auftreten, die zu ungedämpften Schwingungen führen, welche nach und nach die gesamte Windkraftanlage zerstören. Auf der Seite über Strukturdynamik werden wir auf dieses Thema zurückkommen (Abschnitt "Design" im Streifzug).

Rotorblätter werden auch auf Festigkeit getestet (und damit auf ihre Fähigkeit, Extremlasten zu widerstehen). Dazu werden sie einmal mit einer sehr großen Kraft belastet. Dieser Test wird erst nach dem Dauerfestigkeitstest durchgeführt, um zu gewährleisten, daß die Festigkeit des Blatt selbst nach langer Betriebsdauer noch gegeben ist.