End-of-Life-Lösungen für Windenergieanlagen

End-of-Life-Lösungen für Windenergieanlagen

Beginnend mit dem Ende vor Augen

Lesezeit ca. 3 Minuten

Bis Mitte 2020 hat die weltweit installierte Windkraftkapazität bereits 650 GW überschritten [1]. Mehr als ein Drittel der in Deutschland, Spanien und Dänemark installierten Windkraftanlagen sind bereits länger als 15 Jahre in Betrieb [2]. Da Windkraftanlagen in der Vergangenheit auf eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt wurden, ist bei den meisten von ihnen das Ende ihrer Lebensdauer in Sicht. Aufgrund der Erhöhung der installierten Kapazität von Windkraftanlagen in allen anderen Ländern, steigt der Markt für End-of-Life-Lösungen jedes Jahr weiter an. Eine Gelegenheit, diese Herausforderung beim Schopf zu packen. Unsere Artikel erläutern, wie neue Sensortechnologie und Datenwissenschaft dazu beigetragen haben, Windturbinen über deren gesamte Lebensdauer zu optimieren.

Es ist an der Zeit, den Fokus auf das Ende zu richten. Aber wie sind wir soweit gekommen?

Die ältesten Windturbinen auf dem Markt wurden installiert, als die Windenergie noch eine marginale Stromquelle war. Damals wurden kleinere Projekte für heutige Standards mit großzügigen Einspeisetarifen unterstützt. Diese verringerte finanzielle Unsicherheit forderte die Marktteilnehmer auf, sich zunächst die reichlich vorhandenen, besten Standorte für die Installation zu sichern. Die Senkung der Energiekosten wurde meist über CAPEX1 durch die Aufrüstung von Windturbinen und die Verbesserung von Skaleneffekten erreicht. Konservative Windturbinenkonstruktionen wurden dazu gebracht, den Markt zu beherrschen. Die Forschung und Entwicklung konzentrierte sich auf ein besseres Verständnis der Physik, die mit der Gewinnung von Windenergie verbunden ist, sowie auf die Verbesserung der für die Herstellung geeigneten Materialien.

Als der Beitrag der Windenergie relevant wurde, gewannen die Integration des Strommarktes und der ökologische Erhalt an Bedeutung. Windturbinen waren bereits fast überall zu finden, darunter auch einige Offshore-Prototypen, die als Weiterentwicklung der Pendants an Land angesehen wurden. Die Senkung der Energiekosten wurde meist über OPEX2 erreicht, indem zentrale Kontrollräume eingeführt und Zustandsüberwachungssysteme im Antriebsstrang installiert wurden. Die R&D3-Bemühungen zielten darauf ab, die Auswirkungen fluktuierender Windenergie und die unerwarteten Ausfallzeiten der immer größer werdenden Windturbinen zu mildern.

Trends bei den öffentlichen R&D-Investitionen (links) und Anzahl der Erfindungen (rechts) nach Land oder Region [3]

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Wo stehen wir jetzt?

Heutzutage konkurriert die Windenergie auf den liberalen Strommärkten mit den traditionellen Quellen. Mit weniger Standorten an Land in weit entwickelten Märkten gewinnen die standortspezifische Auslegung und Optimierung an Bedeutung. Die Lebensdauerverlängerung dominiert andere EOL4-Alternativen für Altanlagen. Neue Sensortechnologie, hohe Internet-Geschwindigkeit, niedrigere Kosten für die Datenspeicherung und allgegenwärtige statistische Instrumente fördern Innovationen. Eine Senkung der Energiekosten wird von der Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette erwartet. Die Forschung und Entwicklung zielt auf die Vorhersage der Windenergie für ihre Integration in die Stromnetze, die Maximierung der Energieproduktion durch Windparksteuerung und die Überwachung von Windturbinen ab, um anomales Verhalten zu erkennen und ihren Lebensdauerverbrauch zu optimieren.

Prognostizierter Trend der nivellierten Energiekosten (LCOE) laut einer Umfrage unter Windenergie-Experten [4]

Wie kann fos4X Ihnen helfen?

Wir haben retroX entwickelt, ein eigenständiges Paket, das die gesamte Wertschöpfungskette verbessern soll. Es umfasst unsere Sensorplattform fos4Blade, die speziell mit faseroptischen IIoT-Sensoren entwickelt wurde, um rauen Windbedingungen zu widerstehen, eine physikalische Bibliothek (physical library) für Konstrukteure von Windturbinen bei den Herstellern und unsere Leistungsapplikationen für Entscheidungsträger bei den Betreibern. Wir haben unsere IIoT5-Lösungen so konzipiert, dass sie entweder edge- oder cloudbasiert laufen, um ihre Integration in jede Systemkonfiguration zu erleichtern.

Wir sind uns der Fülle dieser Informationen bewusst. Deshalb werden wir Sie mit Hilfe der nächsten Artikel einige Details näher bringen. Bleiben Sie dran!

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1 CAPEX: CAPital EXpenditure
2 OPEX: OPerational EXpenditure
3 R&D: Research and Development
4 EOL: End-Of-Life
5 IIoT: Industrial Internet of Things

Quellen:

[1] World Wind Energy Association Library, Global Wind Installations – Total installed capacity [April 16, 2020] https://library.wwindea.org/global-statistics/

[2] Ziegler, L. et al., Lifetime extension of onshore wind turbines: A review covering Germany, Spain, Denmark, and the UK, Renewable and Sustainable Energy Reviews 82 (2018) 1216-1271

[3] Telsnig, T. et al., Wind energy – Technology market report, Low Carbon Energy Observatory – European Commission, EUR 29922 EN, 2019

[4] Wiser, R. et al., Forecasting wind energy costs and cost drivers: The views of the world’s leading experts, IEA Wind Task 26, 2016