Faseroptisches HiBi-FBG-Sensorsystem zur Ausnutzungssteigerung von Stromgeneratoren

Mit der Energiewende und dem damit verbundenen verstärkten Ausbau von erneuerbaren Energien sind auch erhöhte Anforderungen an moderne, konventionelle Stromgeneratoren verbunden. Ursache hierfür ist die starke Variabilität der regenerativen Energieträger, insbesondere der Windkraft und Photovoltaik. Die Residuallast muss durch konventionelle Stromerzeugung bereitgestellt werden und ist durch starke kurzfristige Änderungen charakterisiert. Die Zunahme des Anteils der erneuerbaren Energie an der gesamten Stromerzeugung führt dazu, dass die konventionellen Stromgeneratoren in Zukunft häufiger in extremen Wechsellastsituationen betrieben werden müssen, was zu einer höheren Beanspruchung der konventionellen Stromgeneratoren führt. Gleichzeitig wird aber eine unverändert hohe Effizienz, hohe Zuverlässigkeit und eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit erwartet. In diesem Vorhaben werden die sensortechnischen Grundlagen geschaffen, um durch eine verbesserte sensorische Überwachung innerhalb der elektrischen Generatoren deren Zuverlässigkeit zu steigern, unplanmäßige Stillstandzeiten zu reduzieren und – durch einen sicheren Betrieb bei höheren Belastungszuständen – den Wirkungsgrad zu verbessern.

Aufgrund ihrer Immunität gegenüber elektromagnetischen Feldern sind faseroptische Sensoren auf Basis von Faser-Bragg-Gittern (FBG) für den Einsatz in Stromgeneratoren prädestiniert.

Ziel:
In diesem Vorhaben werden applikationsspezifische FBG-Sensorelemente erforscht, die es erlauben sollen, unmittelbar an kritischen Stellen auf den stromführenden metallischen Leitern im Inneren der Generatoren wichtige Systemparameter, wie Temperatur und mechanische Dehnungen, zu überwachen. Insbesondere sollen die verbesserten Sensoreigenschaften mit FBG-Sensorelementen erzielt werden, die in hochdoppelbrechende optische Fasern (highly birefringent, HiBi-FBG) eingeschrieben sind.