Blitzeinschlag auf dem Mont-Crosin: Bild von Frank Oberli

Wie viele Blitze schlagen in Windturbinen ein? Wie wirken sich Blitzeinschläge auf die Turbinen aus? Und welche Folgen haben sie für das Übertragungsnetz? Diesen Fragen geht die EPF Lausanne im JUVENT-Windkraftwerk nach.

Windturbinen sind blitzgefährdet

Möchte man in der Schweiz die Energie des Windes zur Stromerzeugung nutzen, kommen nur sehr windreiche, exponierte Standorte in Frage. Auch an solchen Standorten muss der Roter möglichst hoch über dem Boden platziert werden, damit er den stärkeren Wind nutzen kann. Die grosse Höhe ab Boden und die exponierte Lage bergen aber auch Nachteile: die erhöhte Blitzgefahr. Die Windturbinen auf dem Mont-Crosin und Mont-Soleil sind einer Blitzgefahr ausgesetzt, die jene im Mittelland um ein Vielfaches übersteigt.

Rotoren vor Blitzen schützen

Natürlich gibt es Möglichkeiten, die Windturbinen vor Blitzschlag zu schützen. So verfügen moderne Windturbinen über Blitzfänger an jeder Rotorblattspitze. Diese Blitzfänger sind über ein im Rotorblatt angeordnetes Kupferkabel geerdet. In der Tat funktioniert dieses System gut, auch in den Windturbinen der JUVENT SA, wo jedes Jahr viele Blitzeinschlägen zu verzeichnen sind.

Trotz Blitzschutz können Schäden an der Turbine entstehen

Blitze sind allerdings sehr unberechenbar: Trotz des Blitzschutzes kann es deshalb zu Schäden an den Turbinen kommen. Blitze können mit derartiger Wucht in ein Rotorblatt einschlagen, dass sich die feuchte Luft, die sich im Rotorblatt befindet, durch die Blitzhitze explosionsartig ausdehnt. Das kann zu einem lokalen Aufplatzen des Rotorblatts führen, das aus Faserverbundwerkstoff gefertigt ist. Um eine Rissausdehnung und einen grösseren Schaden zu verhindern, muss die Turbine nach einem solchen Ereignis abgestellt und repariert werden.

Internationale Forschung zur Verbesserung von Windturbinen

Die BKW hat eine Forschungsvereinbarung mit dem renommierten Electromagnetic Compatibility Laboratory der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) abgeschlossen. Das Ziel dieser Vereinbarung ist es, die Blitzeinschläge in die Windturbinen systematisch zu erfassen, die Vorgänge zu modellieren und noch besser zu verstehen, was bei einem Blitzeinschlag geschieht. Die gewonnenen Erkenntnisse fliessen in die Optimierung der Windturbinen und des Übertragungsnetzes ein. Das Forschungsprojekt arbeitet dabei eng mit dem Forschungs- und Entwicklungszentrum des weltgrössten Windturbinenherstellers Vestas im dänischen Aarhus zusammen.

«The design of lightning protection of modern wind turbines

represents a challenging problem. The proposed research will provide

tools in view of a more efficient protection of wind power units, with

the final aim of reducing failures of electrical components and increasing

technical reliability and human safety of wind power plants.»

 

Prof. Dr. F. Rachidi

Swiss Federal Institute of Technology (EPFL)

Electromagnetic Compatibility Laboratory