Raureif, Raueis und Klareis im Betrieb von Windenergieanlagen

Wie die Vereisung entsteht und welche Phasen der Vereisung es gibt und auf was es konkret ankommt erfahren Sie in unserem Whitepaper Eisdetektion zur Optimierung Ihrer Windenergieanlage.

Raureif

Als Raureif bezeichnet man eine Form der Nebelfrostablagerung, meist dünne, an Gegenständen nur locker haftende und zerbrechliche, fast ausschließlich durch Sublimation entstehende Eisnadeln oder -schuppen. Voraussetzung für die Reifbildung sind hohe Luftfeuchte (um 90 % oder mehr), schwacher Wind und Temperaturwerte von im Allgemeinen unter minus 8 °C.

Raueis

Raueis ist ein fester Niederschlag, welcher sich vor allem bei hohen Windgeschwindigkeiten und einer Lufttemperatur von typischerweise -2 bis -10 Grad Celcius bildet. Dieses Raueis formt sich aus unterkühlten Nebelwassertröpfchen und bildet sich an Oberflächen, typischerweise entgegen der Windrichtung. Die gebildete Eisschicht aus grauweiß-körnigen Partikeln hat ein schwammartiges Aussehen und ist im Vergleich zu solidem Klareis recht locker.

Raueis ist dadurch gekennzeichnet, dass es keine kristallinen Strukturen aufweist und eine große Zahl von Luftbläschen in sein Gefüge einschließt. Durch das teilweise Anschmelzen und Wiedergefrieren der Partikel verkleben diese miteinander unterschiedlich stark, je nach herrschenden Temperaturbedingungen.

Klareis

Glatte, kompakte, durchsichtige und sehr fest anhaftende Eisablagerung unbestimmter Form und unregelmäßiger Oberfläche. Klareis entsteht bei Lufttemperaturwerten zwischen 0 und minus 3 °C durch langsames Anfrieren von unterkühlten Nebeltröpfchen an Gegenständen. Klareis kann zu extrem schweren Eislasten anwachsen.

Raureif

hohe Luftfeuchtigkeit (>90%)

unter -8°C

leichter Wind

Raueis

typ. -2 bis -10°C

besonders bei hohen Windgeschwindigkeiten

Klareis

zwischen 0 und -3°C

klar, transparent, fest

Nebelfrostablagerungen

Sammelbegriff für die abgelagerten Niederschläge Raureif, Raueis und Klareis. (Deutscher Wetterdienst)

Raureif

Vor 1986 war im Klimadienst des Deutschen Wetterdienstes Raureif die Sammelbezeichnung für Klareis, Raueis und Raufrost

Learn how to minimise the risks of ice accumulation and optimise your wind turbine with the help of ice detection in our 21-page white paper

Whitepaper Eisdetektion - eologix sensor technology

Vereisungsarten bei Rotorblättern und ihre Gefahren

Grundsätzlich können all diese drei verschiedenen Vereisungsarten, nämlich Raureif, Raueis und Klareis auch an Rotorblättern auftreten.

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Raueis

In tief gelegenen Ländern sind Raueisschichten in der Regel sehr dünn und leicht und stellen deshalb keinerlei Gefahr dar. In Höhenlagen werden Windenergieanlagen allerding durchaus innerhalb der Wolkendecke betrieben, so dass Raueisschichten sehr häufig sehr dicht, hart und start werden können und an der Anströmkante der Rotorblätter Stärken von 10cm und mehr aufweisen können. Solche Ablagerungen von Raueis stellen im Betrieb der Windenergieanlage eine Gefahr dar.

Electric City 2021

Raureif auf Rotorblättern

Stellt erst ab einer sehr hohen Dichte (mehrere cm) eine Sicherheitsgefahr dar. Aufgrund seiner geringen Dichte und großen Oberfläche löst er sich wie Schneefall von den Rotorblättern ab.

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Klareis

Aufgrund der sehr hohen Dichte und der möglichen Schichtstärke von mehreren Zentimetern stellen Eisablagerungen in Form von Klareis im Betrieb der Windenergieanlage eine Gefahr dar.

Heruntergefallene Eisbrocken von vereisten Rotorblättern wurde schon in mehr als 100 m Entfernung von Windenergieanlagen gefunden. Deshalb ist mit entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen gegen Eiswurf und Eisabfall Sorge zu tragen.

Eisansatz an Rotorblättern stellt ein potentielles Risiko für den Betrieb einer Windenergieanlage dar

  • Herunterfallende Eisstücke von den Rotorblättern kann ein Sicherheitsrisiko darstellen
  • Gefahr durch Vereisung ist unter anderem abhängig von der Art der Vereisung und der Eisdicke
  • Vereiste Rotorblätter können die Leistung der Windenergieanlage deutlich minimieren und erhöhte Schwingungen verursachen

 

eologix Systeme im Hinblick auf Vereisungsarten

  • eologix Systeme messen Eis und Oberflächentemperatur an jedem Sensor direkt auf der Rotorblattoberfläche
  • Unterscheidung zwischen Vereisungsarten möglich – ermöglicht Abschaltung nur bei sicherheitsrelevanter Vereisung (im unabhängigen Test durchschnittlich 2,5mal weniger Abschaltungen im Vergleich zu anderen rotorblattbasierten Eiserkennungssystemen)

eologix Sensoren im Einsatz im Klima-Windkanal an der FH Joanneum

Der beste Weg, gute Entscheidungen zu treffen, besteht darin, sie auf fundierte Kenntnisse zu stützen. Daher unterlaufen unsere Produkte vielfältige Tests bevor wir Sie am Markt einführen.

  • eologix Eiserkennung ermöglicht die Einordnung des Oberflächenzustandes in fünf unterschiedlichen Levels, d.h. wir messen auch die Eisdicke, welche sich auf Ihrem Rotorblatt befindet. In der nachfolgenden Abbildung ist dies beispielhaft für Klareis dargestellt.
  • eologix zählt im Vergleich zu anderen blattbasierten Systemen, u.a. als sicherstes System (höchste Verfügbarkeit im unabhängigen Test), mit den geringsten Stillstandszeiten bei gleichzeitiger höchster Sensitivität aller am Markt erhältlichen blattbasierenden Systeme – mehr dazu hier

Steigern Sie die Effizienz Ihrer Windenergieanlage. Wir helfen Ihnen dabei:

 

Referenzen
  1. Deutscher Wetterdienst (Hrsg.), Nebelfrostablagerungen, abgerufen unter: https://www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/glossar.html?lv2=101812&lv3=101872
  2. Wikipedia (Hrsg.): Raueis, abgerufen unter: https://de.wikipedia.org/wiki/Raueis
  3. Hohenlohekreis.de (Hrsg.): Angaben zum Schutz vor Eisabwurf Vereisungsgefahren und Enteisungssysteme, 2017
  4. Deutscher Wetterdienst (Hrsg.), Raureif, Raueis, Raufrost – Was denn nun?!, abgerufen unter: https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2014/12/6.html