Expertentipps zur Ertragsoptimierung Ihrer Windkraftanlage – Erneuerbare Energien


Nicole Weinhold

Hochgenaue Messverfahren

Christoph Heilmann, Head of R&D der BerlinWind GmbH, erklärt, wo Betriebsführer ihre Turbinen noch optimieren können. Was können Betriebsführer tun, um Lebensdauer und Erträge zu verbessern?

Christoph Heilmann: Unsere statistische Auswertung von Messungen an über 2.000 Windkraftanlagen zeigen, dass hochgerechnet 80 Prozent der Anlagen im Feld eine Verbesserung der Blattwinkeljustage und/oder das Auswuchten des Rotors benötigen, um den Ertrag zu sichern sowie lebensdauer-relevante Anlagen-Schwingungen zu minimieren – damit die zugehörigen Grenzwerte aus der Anlagen-Auslegung eingehalten werden. Den Rotor richtig einzustellen und auszuwuchten sollten stets die ersten Schritte sein, die Anlage bleibt dabei konform mit ihrer Typenprüfung. Dies schont die Komponenten und kann langfristig im Schnitt zwei bis 4,5 Prozent mehr Jahresertrag bedeuten.

Wie kann der Betreiber Blattwinkelfehler und Rotorunwuchten vermeiden?

Christoph Heilmann: Wir empfehlen eine schrittweise Messkampagne, um ursachengerecht die Probleme am Rotor zu beseitigen. Bei uns bekannten Anlagen-Typen können wir einen Unwucht-Check mit unserem Messsystem BalancingBox durchführen. Mit einer statistisch sicheren Messung der Schwingungen in der Gondel wird ampelmäßig bewertet, ob die Windenergieanlage über oder unter dem Massenunwucht-Grenzwert liegt. Auch die aerodynamische Unwucht wird mit Indikatoren wie etwa Torsion identifiziert. Bis zu vier Anlagen an einem Tag können so gemessen werden. Nach dem Screening ist nur an auffälligen Anlagen die meist eintägige Messkampagne nötig, die Unwuchtschwingung wird meist um Faktor 10 gesenkt.

Welche Expertise bringt Ihre Firma mit?

Christoph Heilmann: Unsere Experten beschäftigen sich seit über 18 Jahren mit dem Rotorauswuchten. Wir haben eigene hochgenaue, statistische Messverfahren und -systeme entwickelt und kontinuierlich an steigende Anforderungen angepasst. Seit 2005 machen wir die statistisch basierte photometrische Blattwinkelmessung vom Boden, seit 2007 auch mit Laser von der Gondel aus. Damit trotz Blattverwindungs-Unterschieden die Massenunwucht-Bestimmung unverfälscht ist, wurde die Validierung der Blattjustage mittels Schwingungsmessung etabliert. Seit 2015 führen wir hochgenaue Kamera-basierte Messungen von Blatt- und Turmschwingungen sowie des Blatt-Freigangs durch.

Web-Wegweiser: www.berlinwind.com

Blick auf die Lebenszeit

Lars Hoffmann, CEO der fos4X GmbH, hat ebenfalls wertvolle Tipps für Betriebsführer. Derzeit denken viele Betreiber über ein Monitoring der Rotorblätter nach. Warum?

Lars Hoffmann: Blattfehler machen rund sieben Prozent der Schäden an Windturbinen aus. Ihre Reparatur kann wochenlangen Stillstand bedeuten. Untersuchungen haben gezeigt, dass kaum eine Anlagen-Komponente die erwartete Lebensdauer einer Windkraftanlage tatsächlich erreicht. Rund zwei Prozent aller Windturbinen benötigt innerhalb von zehn Jahren einen kompletten Satz neuer Blätter. Da die Rotorblätter immerhin 15 bis 20 Prozent der gesamten Anlagenkosten ausmachen, gewinnt deren Monitoring nun enorm an Bedeutung.

Lässt sich die Lebensdauer verlängern?

Lars Hoffmann: DNV-GL sieht für eine Lebensdauer-Verlängerung der Rotorblätter zwei Aspekte als wesentlich an: Die Überwachung und das Reporting auf der einen Seite. Und die Analyse der Lasten durch den jeweiligen Standort und das Design auf der anderen. Die fos4X-Technologie liefert einen wichtigen Beitrag zu beiden Aspekten. Die Rotorblattüberwachung zielt auf die Struktur des Blattes ab. Und die fos4X-Datenanalyse hilft dem Kunden, bezüglich der Lasten kritische Standorte zu identifizieren. Die von fos4X ermittelten Lasten an den Rotorblättern geben Auskunft über die tatsächlichen Lasten am jeweiligen Standort.

Welche Rolle spielt das Monitoring beim Thema Weiterbetrieb nach 20 Jahren?

Lars Hoffmann: Eine kontinuierliche Überwachung der mechanischen Lasten im Windpark gibt Aufschluss darüber, ob die geplante Lebenszeit durch ungewolltes Ungleichgewicht bei den Lasten gefährdet ist. Das kann zum Beispiel auch durch Abschattungseffekte oder Eisansatz im Windpark der Fall sein, aber auch durch einen falschen Blattwinkel oder strukturelle Schäden. Mit den fos4X-Lösungen erhält der Betriebsführer einen klaren Blick auf Ereignisse, die die Lebenszeit eines Blattes beeinflussen könnten. Darüber hinaus erklärt sich dem Betriebsführer aufgrund dieser Informationen das unterschiedliche Verhalten von Turbinen innerhalb eines Parks. Abschattungseffekte zeigen sich dann etwa bei Anlagen mit hohen Ermüdungslasten. Aber auch plötzliche Veränderungen etwa durch Eisansatz am Rotorblatt oder Sturm können durch das Monitoring schnell vom Betriebsführer entdeckt werden. 

Web-Wegweiser: https://fos4x.com/

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