Auszug aus PC-Control Artikel: Nachrüst- und Serienlösung für langlebigere Windenergieanlagen

Auszug aus PC-Control Artikel: Nachrüst- und Serienlösung für langlebigere Windenergieanlagen

Nachrüst- und Serienlösung für langlebigere Windenergieanlagen. PC-based Control optimiert die Anlagenlebensdauer unterstützt durch Sensorik- und WEA-Know-how

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Mitte 2020 hat die weltweit installierte Windenergiekapazität bereits die beeindruckende Leistung von 650 GW überschritten. Der langjährige erfolgreiche Einsatz von Windenergieanlagen birgt allerdings auch eine Herausforderung: In den nächsten fünf Jahren erreicht mehr als ein Drittel der installierten Anlagen in Deutschland, Dänemark und Spanien das Ende ihrer ausgelegten Lebensdauer. Entsprechend wichtig sind Optimierungsmaßnahmen zur Verlängerung der Einsatzbereitschaft, wie sie von fos4X und aerodyn als ein Retrofit für Pitch-Systeme mit integriertem Condition Monitoring der Rotorblätter entwickelt wurden.

End-of-Life-Lösungen für maximale Anlageneffizienz

Sogenannte End-of-Life-Lösungen tragen dazu bei, die Lebensdauer von Windturbinen zu verlängern und den Gesamtenergieertrag deutlich zu steigern. Insbesondere an Standorten, an denen ein Repowering beispielsweise aus auflagenrechtlichen Gründen nicht infrage kommt, ist eine längere Betriebsdauer die einzige Möglichkeit zum Erhalt des Windparks. Weiterhin führt eine längere Betriebsdauer sowohl zu einer deutlich erhöhten finanziellen Attraktivität von Windenergieprojekten als auch zu sinkenden Energiekosten. Dies verdeutlichen nicht zuletzt die folgenden Zahlen zu Reparaturen und Ausfällen von Anlagenkomponenten sowie zu deren finanziellen Auswirkungen:

  • Rotorblattfehler machen etwa 7 % der gesamten Fehlfunktionen von Windenergieanlagen aus. Ihre Reparaturen können Ausfallzeiten von mehreren Wochen verursachen.
  • Erfahrungen in der Praxis haben gezeigt, dass die Komponenten von Windturbinen voraussichtlich früher ausfallen werden als ihre prognostizierte Lebensdauer reicht, sodass meist ein entsprechendes Reparaturbudget vorgesehen ist.
  • Bei durchschnittlich 2 % der Windturbinen war über einen Zeitraum von zehn Jahren Dauerbetrieb ein vollständiger Austausch der Rotorblätter erforderlich. Die Überwachung des strukturellen Zustands der Rotorblätter gewinnt daher an Bedeutung, zumal ihre Anschaffungskosten 15 bis 20 % der WEA-Gesamtkosten ausmachen.

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Letztendlich ist entscheidend, welchen finanziellen Vorteil ein Projekt zur Verlängerung der Anlagenlebensdauer generieren kann. Eine mögliche Maßnahme, um die Lebensdauer im Vergleich zur Entwurfslebensdauer zu verlängern, ist das Verringern der Lasten auf die Hauptkomponenten und damit das Erreichen von relativ mehr Lebenszeit bei gleichbleibendem Ertrag. So führt eine Reduzierung der schadenäquivalenten Lasten im Rotorblattfuß um 10 % zu einer um 50 % längeren Lebensdauer. Wenn das System z. B. im zehnten Betriebsjahr entsprechend ausgerüstet wird, beträgt die zusätzliche Lebensdauer fünf Jahre.

Eine umfassende Belastungsüberwachung im Windpark beispielsweise bietet eine einheitliche Sicht auf die Auswirkungen, die isolierte Ereignisse auf die Lebensdauer der Rotorblätter haben. Dieselben Indikatoren können den Betreibern als Maßstab dienen, um das unterschiedliche Verhalten der Turbinen in einem Windpark zu verstehen. Erkennbar wären somit Wake-Effekte (durch Nachlaufströmungen im Anlagenwindschatten) bei Turbinen mit höheren Ermüdungserscheinungen, Schäden durch Nachführungsschwankungen in den Eigenfrequenzen der Rotorblätter sowie Gier- und Blattverstellungsfehler aufgrund ungleichmäßiger Rotorbelastung.