Offshore-Windenergieanlagen
Kosten einsparen durch Condition Monitoring
Bei Schäden an Windenergieanlagen wird es schnell teuer – für Onshore- und besonders für Offshore-Anlagen. An Land sind die Anlagen für Reparaturen in der Regel relativ einfach zu erreichen, doch auf hoher See sind oft Einsätze per Boot oder Hubschrauber für die Wartung und Instandhaltung nötig.
Besonders teuer wird es, wenn der Schaden unvorhergesehen eintritt und ein schnelles Handeln erforderlich ist. Um unerwarteten Defekten vorzubeugen, bietet das Elektronik- und Verbindungstechnikunternehmen Weidmüller Lösungen für die Fernüberwachung von Rotorblättern und Schraubverbindungen an.
Der Hintergrund: Kosteneffizienz und Anlagensicherheit von Windenergieanlagen nachhaltig steigern – das ist der Wunsch vieler Betreiber und Dienstleister. Sie stehen vor der Herausforderung, steigenden Anforderungen an die Profitabilität gerecht zu werden: Moderne und zukunftssichere Anlagen müssen immer kostengünstiger und zuverlässiger werden. Der Lösungsanbieter will diesem Bedarf der Windindustrie mit maßgeschneiderten Produkten, Lösungen und Services nachkommen. Das international tätige Technikunternehmen bietet sowohl Einzelkomponenten als auch Komplettpakete für die individuellen Anforderungen seiner Kunden aus der Windbranche an. Als Teil der Weidmüller-Gruppe ist Weidmüller Monitoring Systems mit Sitz in Dresden dabei auf die schwingungsbasierende Zustandsüberwachung von Rotorblätter spezialisiert – bereits seit rund 20 Jahren.
„Die Nachfrage nach Technologien, die Anomalien an entscheidenden und teuren Bauteilen wie Rotorblättern verlässlich sichtbar machen, steigt merklich“, erklärte Hans Schlingmann, Leiter Wind Solutions bei Weidmüller, und ergänzte: „Das ist aber auch nicht überraschend, denn der Windenergiesektor ist eine der am schnellsten wachsenden Energiequellen zur Stromerzeugung weltweit.“ Die Zahl der Windenergieanlagen nimmt seit Jahren kontinuierlich zu. Doch auch die modernsten Anlagen sind nicht vor Schäden geschützt.
Mit dem Produkt Bladecontrol haben die Expertinnen und -Experten bereits 2004 ein innovatives Condition Monitoring System (CMS) entwickelt und auf den Markt gebracht, das selbst kleinste Anomalien an Rotorblättern und deren Struktur aufnimmt. Es überwacht die Rotorblätter permanent auf Veränderungen und erkennt Schäden an den Rotoren von Windturbinen bereits in der Entstehung. Selbst kleinste Schäden an den Rotorblättern, zum Beispiel Blattspitzenschäden durch Blitzeinschlag, Hinterkantenrisse, Stegablösungen, Verklebungsfehler oder Blattlagerschäden, soll das System zuverlässig detektieren. Dies ermöglicht es Service-Technikern, frühzeitig einzugreifen, bevor es zu größeren Schäden an der Blattstruktur oder gar zum Verlust des Rotorblatts kommt. Ein echter Mehrwehrt, denn gezielt geplante Instandsetzungen sind in der Regel deutlich günstiger als spontane.
Für Betreiber stellen plötzliche Schäden insbesondere an Offshore-Windenergieanlagen ein großes wirtschaftliches Risiko dar. Im Ernstfall müssen sie mit einem längeren Ausfall der ganzen Anlage inklusive Ertragsschäden rechnen, denn Reparatureinsätze auf hoher See sind mit hohen Kosten und erheblichem Aufwand verbunden.
Neben Rotorblättern zählen die Rotorblattlager sowie die dort verbauten Schrauben und Muttern zu den am stärksten beanspruchten Bauteilen einer Windenergieanlage. Sie sind dynamischen Kräften ausgesetzt, die zu Rissen, Schäden und Brüchen führen können. Mit den Condition-Monitoring-Systemen lassen sich diese Anomalien und Abweichungen bei den Schraubverbindungen ebenfalls frühzeitig und zuverlässig erkennen. Die TwinCap-Sensoren detektieren Verschleißerscheinungen, wie den Riss einer Schraubenmutter. Das vom TÜV Süd zertifizierte Monitoringsystem gewährleistet zudem die sichere Abschaltung der Windenergieanlage im Schadensfall, wenn es in den Sicherheitskreis der Anlage eingebunden ist.
„Unsere TwinCap-Sensoren sind äußerst robust und unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Vibrationen, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und salzhaltiger Luft“, sagte Schlingmann und fügte hinzu: „Dadurch sind sie optimal für Offshore-Anlagen geeignet.“ Die Sensoren erfüllen die Schutzklasse IP68: Sie sind staub- sowie wasserdicht.
Bis zu 80 TwinCap-Sensoren lassen sich laut Weidmüller problemlos flexibel in Reihe schalten. Diese Reihenschaltung minimiert den Verdrahtungsaufwand erheblich. Die Fixierung erfolgt über Magnete, sodass auch eine werkzeuglose Montage und Demontage möglich sind. Durch eine in den Sensor integrierte LED lässt sich etwa eine beschädigte Mutter schnell identifizieren.
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