Zwischen Fachkräftemangel und künstlicher Intelligenz

Nicole Weinhold

Jetzt endlich kann sich die Windbranche doch einmal gemütlich zurücklehnen nach den entbehrungsreichen vergangenen Jahren, in denen die Politik die Hürden immer höher gehängt hatte. Oder? „Das Risiko steigt“, wiegelt Ralf Breuer ab. Der Chef der UKA Projektentwicklung Deutschland räumt ein, der Markt sei am Boomen, das sei richtig. „Wir haben viele Flächen, die in die Ausweisung gehen. Aber wir haben die Herausforderung des Netzanschlusses, der Netzkapazitäten. Das ist das nächste Thema, außerdem die Logistik.“ Das Transportieren von Windkraftanlagen über öffentliche Straßen bis zum jeweiligen Standort sei zum Beispiel ein Problem, speziell die schleppende Erteilung der Fahrgenehmigung. Ein anderes sei die Herausforderung des Transportes an sich. „Wenn ich beispielsweise die Rotorblätter nehme, hat ein gesamtes Fahrzeug, also Rotorblatt mit Triebfahrzeug, eine Länge von gut 100 Metern. Und das ist natürlich insbesondere in den Bundesländern Thüringen, Bayern, Hessen etc. eine ziemliche Herausforderung“, so Breuer.

Das heißt, leichter wird das Geschäft der Projektentwickler für Windkraft in Deutschland auf absehbare Zeit nicht. Der Turbinenmarkt ist inzwischen zum Verkäufermarkt geworden. Den Herstellern, die allesamt in der Krise stecken, sei das zu gönnen. Doch für Breuer und Co. bedeutet das: Sowohl die Wartezeiten auf Turbinen als auch die Preise sind stark gestiegen. Die Preise hätten sich auch aufgrund der Erhöhung der Rohstoffpreise erhöht, so der Planer. „Aber es entwickelt sich eben auch ein Herstellermarkt – ähnlich wie 2008 und 2009. Wir haben nur noch vier, fünf Hersteller auf dem deutschen Markt. Und die müssen letztendlich den deutschen und europäischen Markt bedienen.“ Da werde es sicherlich zu längeren Lieferzeiten und zu weiteren Preiserhöhungen kommen. Neue Hersteller werde man am Markt wohl nicht sehen. Zumindest keine europäischen. Für einen Newcomer sei es unglaublich schwer, sich in dieser Größenordnung am Markt zu platzieren. Es sei aber natürlich eine Möglichkeit, dass chinesische Unternehmen sich auf dem europäischen Markt platzieren. „Goldwind ist ein Beispiel: Mit Vensys haben sie die Chance, auf dem deutschen Markt Fuß zu fassen. Über kurz oder lang wird das vielleicht passieren. Aber aktuell haben die chinesischen Hersteller einen Heimatmarkt, der so groß ist, dass sie dort ausreichend Anlagen veräußern können“, so Breuer. Für ihn ist auch nicht gesichert, dass die Preise dadurch sinken. „Und ob die Produkte den Leistungs- und Qualitätsanforderungen entsprechen?“, schiebt er nach.

Ein anderes Problem seien die Pachtpreise, erklärt der UKA-Mann. Die hätten sich deutlich erhöht: „Die von der Bundesregierung vorgegebenen Flächenziele bringen viel Bewegung ins Geschehen und jeder möchte ein Stück vom Kuchen abhaben. Wir haben einen boomenden Markt. Wir haben mehr Flächen, aber auch mehr Player und der Marktpreis geht hoch.“ Der Markt werde die Pachtpreise hoffentlich selber begrenzen. „Die Anlagenpreise erhöhen sich, Umspannwerkspreise erhöhen sich, die Zinsen sind deutlich gestiegen. Die Zuschläge werden sich vermutlich verringern. Die Player, die also wirklich extrem hohe Pachten geboten haben, werden am Ende die Projekte vielleicht nicht realisieren. Wir zum Beispiel nehmen kaum noch an Flächenausschreibungen teil.“

Umspannwerke werden zum Bottleneck

Stichwort Umspannwerk. Bei einem Policy-­Briefing in jüngerer Vergangenheit bezeichnete BWE-Geschäftsführer Wolfram Axthelm Umspannwerke als aktuellen Flaschenhals. Es gibt zu wenig Umspannwerke für die Windbranche. Die Firma Spie ist Experte für Umspannwerke. Sie verzeichnet derzeit nach eigenen Angaben eine deutlich gestiegene Nachfrage nach Umspannwerken für die Wind- und die Solarbranche, die von den Marktteilnehmern derzeit nur schwer bedient werden kann. „Es fehlen branchenübergreifend neben Großtransformatoren und Hochspannungsschaltgeräten insbesondere die Fachkräfte, die die Planung und Realisierung übernehmen können“, heißt es bei Spie.

Wir haben nur noch vier oder fünf Hersteller auf dem Markt. Und die müssen den deutschen und europäischen Markt bedienen.

Komplettservice bis zum Anschluss im Übertragungsnetz

Das Unternehmen bietet Windparkplanern den gesamten Service an – von der Planung über die Genehmigung, Materialbestellung, Tiefbauarbeiten bis hin zum Anschluss im Übertragungsnetz, der immer öfter angefragt werde und im Freileitungsbereich von 380 Kilovolt zur Kernkompetenz von Spie gehöre. „Diese Leistung wollen wir nun noch einmal gezielt ausbauen – bei der Husum Wind werden wir konkret“, heißt es aus dem Unternehmen.

Aber wie schnell bekommt man eigentlich ein Umspannwerk? „Wer heute bestellt, kann mit einer Fertigstellung Ende des Jahres 2025 rechnen.“ Die verschiedenen Akteure am Markt benötigten deshalb verbindliche Zusicherungen von Ausführungskapazitäten über 2024 hinaus, um die erneuerbaren Energien ins Netz einzuspeisen.

Zudem empfehle sich der Zusammenschluss mehrerer Planer für ein großes Umspannwerk. Das „Poolen“ von Parks zu größeren Anschlussleistungen an einem Punkt führe zu Kostenersparnis und Ressourcenschonung. Aufgrund der hohen Anschlussleistungen würden immer öfter Anschlüsse im Übertragungsnetz angefragt. Spie bietet neben der Errichtung auch den Betrieb von Umspannwerken an. „Über unsere Leitwarte mit bundesweit über 60 Umspannwerken übernehmen wir die Wartung, 24/7-Bereitschaft und Entstörungsersteinsätze. Mit innovativen technischen Ansätzen wie dem digitalen Monitoring ließen sich potenzielle Störungen bereits in der Entstehung verhindern; auch könnten die Fachkräfte im Störungsfall noch gezielter eingesetzt werden“, so informiert Spie und ergänzt, das spare Ressourcen, die für den Umspannwerk-Neubau benötigt werden.“

Fachkräftemangel erhöht Bedeutung der Zustandsüberwachung

Aus der Windkraft ist das Monitoring schon längst nicht mehr wegzudenken. Doch auch hier gewinnt das Thema an Bedeutung. „Aufgrund des Fachkräftemangels wird es weniger Expertinnen und Experten geben, die unter den heutigen technischen Bedingungen den Betrieb der Anlagen gewährleisten“, sagt Hans Schlingmann, Vice President Wind Solutions, Weidmüller. „Um dennoch die Kosteneffizienz und Anlagensicherheit beim Betrieb von Windenergieanlagen zu steigern, ist es essenziell, die Zustandsüberwachung voranzutreiben.“ Condition-Monitoring-Systeme (CMS) wie Bladecontrol von Weidmüller, aber auch der Einsatz von KI unterstützten dabei, rechtzeitig Handlungsempfehlungen abzusetzen, die den zielgerechten Einsatz begrenzter Ressourcen sicherstellten.

Spezielle neuartige Sensorik ermögliche es, Bereiche in einer Windenergieanlage zu überwachen, die in der Vergangenheit nicht überwacht werden konnten, so der Weidmüller-Mann. „Je mehr Daten gesammelt werden, desto wichtiger wird es, diese mit verlässlichen Tools bewerten zu können. Um die Effizienz zu steigern, sind daher intelligente Technologien gefragt, die Anomalien in den aufgezeichneten Daten erkennen und daraus Handlungsempfehlungen an die Betriebsführung absetzen.“ Darüber hinaus seien technische Standards wie Kommunikationsschnittstellen, ausreichende Bandbreite zur Datenübertragung und optimale Netzabdeckung für ein datenbasiertes CMS unerlässlich. Als nächster technischer Schritt folge die KI, die aus den Erfahrungen heraus mögliche Ereignisse in der Zukunft ableite.

Intelligente Technologien erkennen Anomalien in den aufgezeichneten Daten.

Monitoringfirmen wie Weidmüller können die Betriebsführung unterstützen, wenn es um neue Aufgaben von TR 10, BNK, Redispatch 2.0, Schall-, Schatten-, Fledermausabschaltung bis lebensdaueroptimiertes Laufen geht. „Standardisierte Schnittstellen helfen, neue Technologien in ein bestehendes System einzubinden. Nach der Vorverarbeitung aller Daten kann dann automatisiert eine umfassende Handlungsempfehlung angeboten werden“, erklärt Hans Schlingmann. Ziel müsse es sein, dass alle entscheidenden Informationen in ein System zusammenlaufen. Das sei die Voraussetzung dafür, dass die Betriebsführung bei Problemen zeitnah handeln könne.

Betriebsführer setzen auf Digitalisierung

Auch Dennis Kruse, Geschäftsführer Deutsche Windguard, sagt ganz klar, die Digitalisierung spiele in der Effizienzsteigerung eine wesentliche Rolle. „Ein aktuelles Beispiel ist das Watchdog-Modul unseres Windpark-Managementsystems Wonder: Automatisierte Überwachungstools unterstützen unseren 24/7-Leitstand dabei, Fehler und Performanceabweichungen in Echtzeit zu erkennen.“ Die Erfahrung zeige, dass die Deutsche Windguard mit dieser intelligenten Lösung aus der unternehmenseigenen Softwareentwicklung die Reaktionszeiten erheblich verbessern und den optimalen Betrieb der betroffenen Windenergieanlage schnellstmöglich wieder gewährleisten könne. „Für unsere Kunden bedeutet das eine signifikante Optimierung ihrer Erträge. Wir sind überzeugt davon, dass Machine Learning bei der Überwachung von Windparks zukünftig eine entscheidende Rolle spielen wird.“

Inspektionstool interagiert mit Windpark-Managementsoftware

Bereits seit zwei Jahren nutzen laut Kruse Mitarbeiter in der technischen Betriebsführung und Inspektionsstelle bei der Begehung von Windenergieanlagen auf ihren Smartphones die App Wonder Onsite. „Das benutzerfreundliche Inspektionstool interagiert mit der Windpark-Managementsoftware Wonder. Es übernimmt Prüfergebnisse einfach und papierlos in die Dokumentation und generiert Abschlussberichte automatisch. Diese Verschlankung der Prozesse reduziert Aufwand und Zeit und verbessert unsere Reaktionsgeschwindigkeit“, so der Geschäftsführer.

Weiterbetrieb älterer Anlagen dank gestiegener Strompreise

Wo aber bestehen derzeit die größten Schwächen im technischen Zustand von Windparks? Dank gestiegener Strompreise gewinne der Weiterbetrieb älterer Windenergieanlagen aktuell an Attraktivität, sagt Kruse. „Gerade in Windparks, deren Betreiber für das Ende der Entwurfslebensdauer ursprünglich Stilllegungs- und Rückbaupläne hatten und demzufolge nicht mehr signifikant in ihre alten Anlagen investiert haben, sehen wir zum Teil deutliche Wartungsdefizite.“ Außerdem mache sich zunehmend bemerkbar, dass Hersteller die Wartung für alte Anlagentypen einstellen, so Kruse. „Um Weiterbetrieb und Bestandsschutz zu sichern, unterstützen wir als technische Betriebsführer unsere Kunden dabei, geeignete Serviceunternehmen zu finden, die die Wartung solcher alten Bestandsanlagen übernehmen.“

Tatsächlich wurden in der Vergangenheit Anlagen auch schon kaputtgespart. Doch bei steigenden Anforderungen ist es schwer, so zu wirtschaften, dass die Langlebigkeit nicht zu kurz kommt. Andre Reichert, Leiter Betriebsdienste Enertrag Betrieb, erklärt, wie gleichzeitig die Kosten reduziert und die Betriebsführung der Anlagen optimiert werden kann:„Wir straffen Prozesse zusätzlich auf jeder Ebene, wie beispielsweise die Arbeitsteilung im Team, kontinuierlich weiter, um für Kunden einen attraktiven Preis für die technische Betriebsführung anbieten zu können. Letztlich wollen wir die Trendthemen der Branche natürlich mitgestalten und so bei der Entwicklung in der ersten Reihe stehen. Ich denke hier etwa an den Einsatz von weitergehenden Softwarefunktionalitäten, die Auffälligkeiten im Betrieb zuverlässig registrieren und vorfiltern. So kann sich die verantwortliche Person in der Betriebsführung auf die wesentlichen Meldungen frühzeitig konzentrieren, um Ausfallzeiten, Mindererträge und vieles mehr zu minimieren und letztlich den Ertrag entsprechend zu erhöhen.“

Die Vergütungssätze für die Betriebsführung seien anteilig jedoch so gering, dass für die Betreiber vor allem wichtig sei, Stillstandzeiten zu reduzieren, um der verantwortlichen Person mehr Zeit für die Bearbeitung entscheidender Themen einzuräumen. „Wenige Hundert Euro eingesparte Betriebsführungsvergütung stehen in einem krassen Widerspruch zu der enormen Stromproduktion einer modernen Windenergieanlage, die die Betriebsführung sichern soll.“

Enertrag schafft Effizienz durch das Vermeiden von Doppelarbeit. Zeit für das Wesentliche soll geschaffen werden, und zwar die technischen Themen und Fragestellungen des Kunden. „Für unsere Kunden sind wir das Bindeglied zwischen allen Beteiligten und proaktiver Kümmerer.“ Die Kür bestehe also darin, den Kollegen und Kolleginnen in einem preislich angespannten Umfeld profitabel Zeiträume zu schaffen, um ihre Expertise zur Entfaltung zu bringen. Denn dies könne keine Maschine leisten.

65 Tausend Prüfungen haben die Gutachter bei 8.2 wohl mindestens durchgeführt.

Kruse ist überzeugt, dass die Windkraft nicht mehr Inspektionen braucht, sondern die Nachverfolgung offener Themen effizienter gestalten muss, etwa durch eine bessere Vernetzung aller Akteure: Wie ist der Stand zur Mängelabarbeitung aus einer bereits abgeschlossenen Prüfung? Taucht ein Mangel regelmäßig auf und lässt sich auf ein größeres Problem schließen? „Durch die immer bessere Datenlage bei der Fernüberwachung gilt es vor allem, die richtigen Informationen im richtigen Moment für das Team aus der Betriebsführung bereitzustellen.“

Gutachter können gut einschätzen, wann bestimmte Komponenten ausfallen

Und wie bewerten Windgutachter aktuell den Zustand von Windenergieanlagen? Swen-Olaf Teichgräber, Gutachter bei 8.2, erklärt, das 8.2-Netzwerk führe seit 1995 alle Arten von technischen Prüfungen an Windenergieanlagen weltweit durch. „Mittlerweile dürften wir über 65.000 Prüfungen durchgeführt haben. Insofern haben wir ein sehr gutes Bild davon, wann welche Hauptkomponenten an den verschiedenen Anlagentypen ausfallen.“ Neben der Bewertung des technischen Zustandes bekomme 8.2 auch viele Einblicke: „Und da sehen wir deutliche Unterschiede in der Arbeit der Betriebsführer. Wer kennt seine Windenergieanlagen wirklich, wer schaut nach vorne, welche Perspektive hat der Betreiber? Dies zeigt sich insbesondere auch beim Weiterbetrieb nach Ablauf der geplanten Designlebensdauer: Wenn ich mir frühzeitig Gedanken über einen Weiterbetrieb mache, kann ich diese Weiterbetriebszeit durch sinnvolle Instandhaltung kostenmäßig optimieren. Wenn ich natürlich die ganze Zeit auf Anschlag fahre, bin ich am Ende überrascht, welche Maßnahmen für den dann möglichen Weiterbetrieb notwendig sind.“ Hier könne man durch gute Pflege ein langes Anlagenleben vorbereiten. „Gerne stehen wir auch mit Rat und Tat zur Verfügung, auf welche Bereiche man da sinnvollerweise schauen sollte.“

Teure Schäden will jeder Betriebsführer und Betreiber vermeiden. Doch wie geht das? „Grundsätzlich würde ich sagen, dass wir an den Windenergieanlagen, die regelmäßig vom Betriebsführer begangen werden, weniger Überraschungen erleben als an den Anlagen, die nur nach dem Papier verwaltet werden“, so Teichgräber. „Beispiel Gewährleistungsende: Während der Hersteller seine Berichte mit Blick auf eine zustandsorientierte Instandsetzung auf den Wartungsvertrag bewertet, schauen wir als Sachverständige, ob Themen vorhanden sind, die noch einen Gewährleistungsanspruch rechtfertigen. Manchmal habe ich den Eindruck, dass diese unterschiedliche Sichtweise nicht von allen Betriebsführern verstanden wird.“ Ein Beispiel seien die in Deutschland verpflichtenden Wiederkehrenden Prüfungen (WKP). Die könne man billig einkaufen oder man könne zu jemandem gehen, der auch Hintergrunderfahrung zu diversen Themen hat. „Das kann dann aber auch bedeuten, dass wir mal ein kritisches Urteil abgeben und auf Risiken hinweisen beziehungsweise konkrete Maßnahmen für den Betrieb empfehlen. Am ungünstigsten ist es natürlich, wenn die Berichte einfach nur ‚durchgereicht‘ werden und man nach vier Jahren wieder an eine Mühle kommt und es hat sich gar nichts verändert. Das Ergebnis der WKP beinhaltet auch immer einen gewissen Arbeitsauftrag für den Betreiber.“

Wenn ich die ganze Zeit auf Anschlag fahre, bin ich am Ende überrascht, welche Maßnahmen für den Weiterbetrieb notwendig sind.

Über 25 Jahre 8.2-Geschichte habe man eine starke internationale Vernetzung in Foren, Projekten, Gremien und Organisationen wie dem BWE erreicht. „Außerdem nutzen wir gruppenweit seit Jahren eine eigene datenbankbasierte Software für unsere Inspektionen. Damit haben wir einen immensen Informations- und Datenpool, den wir in unsere Bewertungen einbringen. Über unsere Prüftätigkeiten in aktuellen Offshore-Projekten haben wir Einblick in die neuesten Entwicklungen großer Anlagentypen.“ Nach wie vor sei 8.2 durch das große unabhängige Netzwerk auch sehr schlagkräftig in großen Projekten. „Diesen Sommer haben wir mit unserem Netzwerk einen großen norwegischen Windpark mit über 70 Anlagen im gesamten Prüfspektrum bedient. Dabei bedienen wir das ganze ABC der Prüfungen von analytische Lebensdauerbetrachtung, Betonrezeptur-Bewertung, CMS-Analyse bis zustandsorientierte Prüfung im Rahmen technischer Due Dilligence“, berichtet der Gutachter.

Unterm Strich sieht UKA-Mann Ralf Breuer wachsende Anforderungen an die Planung und auch an die Betriebsführung mit Themen wie der bedarfsgerechten Nachtkennzeichnung, Cybersecurity und Kritis-Verordnung, Redispatch 2.0 und mehr: „Wir merken diese wachsenden Anforderungen. UKA ist allerdings in der glücklichen Situation, für all diese Bereiche eigene Fachabteilungen zu haben, die mit entsprechender Kompetenz unterstützen.“

Auch bei PNE hat man festgestellt, dass die administrativen Aufgaben in letzter Zeit gewachsen sind. „Die Herausforderungen und die Verantwortungsbereiche sind im Vergleich zu früher stark gestiegen. Darauf müssen wir uns als Betriebsführer einstellen und damit umgehen“, heißt es dort. „Wenn wir uns die Ausbauziele der Windenergie ansehen, ist klar, dass wir auch bei der Überwachung des Betriebszustandes und der Perfomance der Anlagen sehr viel mehr automatisieren müssen.“ Auch der Fachkräftemangel werde dazu beitragen, dass die Automatisierung zwangsläufig beschleunigt werden muss. Dazu seien KI-gestützte Technologien notwendig. Sie könnten eine gute Lösung bieten.