In der Windbranche gibt es einen sehr entscheidenden Unterschied zur konventionellen Energiewandlung. Mit dem Kauf einer Windenergieanlage hat ein Investor im Wesentlichen nur die Möglichkeit über die Optimierung der Betriebsführungs- und der darin enthaltenen Wartungs- und Instandhaltungskosten sein Ergebnis positiv zu beeinflussen. Erfahrungsgemäß können die Betriebskosten für Windenergieanlagen deutlich höher als erwartet ausfallen, entgegen den vom BWE in den frühen 2000-er Jahren veröffentlichten Annahmen.
Wie kann man also die Wartung und Instandhaltung optimieren? Letztlich müssen hierfür auf folgende, offensichtlich miteinander verbundene Fragen, Antworten gefunden werden:
Die Antworten auf diese Fragen können mithelfen, den Weg zu einem optimierten Instandhaltungsprozess zu finden und zu strukturieren.
Zur ersten Frage „Investoren und deren Verhältnis zur Instandhaltung“ ist im ersten Abschnitt bereits indirekt auf Capex und Opex verwiesen worden. Zum modernen Instandhaltungskonzept gehört unbedingt die Informationsgewinnung. Gemeint ist, dass jede Multimegawatt-Windenergieanlagen über Systeme zur Zustandserfassung verfügen muss.
Darunter sind Systeme, die bereits viele Jahre bekannt sind, wie Condition Monitoring Systeme für die Zustandsüberwachung am Triebstrang.
Künftig werden aber aufgrund immer größer und komplexer werdender Strukturen - insbesondere der Rotorblätter, der (Hybrid-)Türme (mit Beton- und Stahlstrukturen) und der Fundamente - Systeme zur gesamtheitlichen kontinuierlichen Zustandserfassung gebraucht. Damit sind Structural Health Monitoring Systeme (SHM-Systeme) gemeint. Wenn Bauwerksstrukturen von massiven Schäden betroffen sind, besteht Gefahr für Leib und Leben sowie die Investition, wie aktuelle Beispiele zeigen. Mit den Messwerten aus SHM-Systemen lassen sich ungünstige Betriebszustände vermeiden und damit die dynamischen Lasten, die auf die Strukturen einwirken, signifikant reduzieren.
Sinnvoll ist hier ein holistischer Ansatz, um nicht für jede Monitoring-Aufgabe ein anderes Verfahren einsetzen zu müssen oder zumindest einheitliche Interfaces, um Systeme effizient zu verbinden. Dies reduziert den nicht zu unterschätzenden Aufwand, viele unterschiedliche Messsysteme zu betreuen, um tatsächlich den erwarteten Nutzen aus den Informationen dieser Systeme zu generieren.
Herausforderungen und Risiken
Im Kern geht es um die Analyse, welche Dienstleistungen eine Organisation anbietet (zum Beispiel die Kombination von Betriebsführung und Service) und im Instandhaltungsprozess zu bewältigen hat. Zu den Herausforderungen zählen zum Beispiel verteilte Standorte, Typenvielfalt und der Personalmangel sowie ganz allgemein die strategische Ausrichtung der Organisation. Versteckte Risiken können in den Verträgen mit OEMs lauern.
Herausforderung Ressourcen bei Ersatzteilen, Personal und Dienstleistern
Die Problematik ist eng mit der Größe der Organisation und der Möglichkeit verbunden, Skaleneffekte zu realisieren. Viele Windenergieanlagen eines bestimmten Typs im Service rechtfertigen möglicherweise eine Bevorratung kritischer Baugruppen. Im Umkehrschluss gilt: Je größer die Diversität der Anlagentypen und je weiter die Windparks voneinander entfernt, desto mehr Informationen sollten die Anlagen (über Scada oder Messsysteme) liefern, um gezielte Serviceeinsätze planen zu können.
Die aktuelle Situation an den Märkten wird hier in naher Zukunft deutliche Änderungen erzwingen. Damit ist gemeint, dass aktuell Lieferketten umgebaut werden und Ersatzteile signifikant schwerer zur Verfügung stehen. Vorhandene Krankapazitäten werden überwiegend für den Neubau eingesetzt und notwendige Reparaturen werden voraussichtlich nicht mit der gleichen Priorität behandelt. Dies gilt ebenfalls für Getriebereparaturen, die sich logistisch nicht in einer ausgelasteten Serienproduktion unterbringen lassen.
Beim Personalbedarf zeitigt die demographische Entwicklung schon aktuell ihre Auswirkungen am Arbeitsmarkt. Es wird sicher zukünftig noch schwieriger werden, motiviertes Personal zu finden, welches auch die körperlichen Anforderungen auf längere Zeit erfüllt. Außerdem liegt es auf der Hand, dass eine dezentralisierte Energiewirtschaft ad hoc mehr Personal benötigt als eine zentralisierte Energieversorgung. Das führt auch sofort zur nächsten Frage.
Was hat KI/AI mit Standardisierung und Digitalisierung zu tun?
Der demografische Wandel forciert die Notwendigkeit zur Digitalisierung und den damit verbundenen Möglichkeiten neue Technologien gewinnbringend einzusetzen. KI wird zukünftig einen großen Anteil daran haben, den Personalbedarf zu reduzieren und dennoch gleichzeitig ein größeres Portfolio effizient betreuen zu können. KI ist allerdings keine magische Zauberformel, sondern benötigt Rahmenbedingungen. Denn auch wenn man die Digitalisierung ohne Standardisierung umsetzen wollte, würde man schnell auf fast unüberwindbare Hürden treffen. Dies beginnt schon bei einer adäquaten Namensgebung der Dateien und der Festlegung einheitlicher Speicherorte. Denn sicher lässt sich KI wesentlich besser und erfolgreicher auf strukturierte Prozesse anwenden.
Herausforderung technologische Entwicklungen an Windenergieanlagen
Die weiterhin beeindruckenden Steigerungen der Anlagenleistungen erzwingen ebenfalls den Einsatz neuer Technologien und zudem den Einsatz neuer Verfahren in der Fertigung. Für Anlagen mit Getriebe heißt dies den Einsatz von Gleitlagerungen in den Fokus zu nehmen. Gleitlagerungen bieten erhebliche Kostenvorteile hinsichtlich des geringeren Materialeinsatzes aber auch hinsichtlich der Baugröße. Für die einwandfreie Funktion dieser Lagerungen ist allerdings die Beherrschung der Betriebsbedingungen eine wesentliche Voraussetzung, die mit den bisherigen einfachen Ablaufsteuerungen des jeweiligen OEMs nicht mehr adäquat abzubilden sind.
Gleichzeitig ist damit die Chance verbunden, dass die Getriebelieferanten zu Systemlieferanten werden. Sie könnten Softwaremodule mitliefern. Diese könnten es abhängig von der Netz- und Marktsituation erlauben, völlig kontrolliert erzeugungs- oder lebensdaueroptimierte Fahrkurven auszuwählen.
Damit liegt auf der Hand, zunehmend Bussysteme in den Anlagen einzusetzen, um eine Ankopplung der unterschiedlichen Komponenten und deren einfache Inbetriebnahme zu ermöglichen. Außerdem sollte sich dadurch der Verkabelungsaufwand deutlich reduzieren.
Das Risiko dieser Entwicklung besteht aber nun genau darin, ob die Komponentenlieferanten der OEMs (vom Rotorblatt bis zum Turm) die Kraft haben zum Systemlieferant zu werden und die Frage wie sich die OEMs gegenüber diesem Paradigmenwechsel verhalten. Sollte dieser Wandel allerdings nicht gelingen, werden zahlreiche Schwachstellen bis hin zu Serienschäden die Folge sein.
Damit schließt sich der Kreis zur Überschrift, denn dann wird es nicht um den alten Wein in neuen Schläuchen gehen, sondern eher um „Survival oft he fittest“.
Umfangreiche Informationen und tiefere Einblicke zum Thema vermittelt die Veranstaltung „Smart Maintenance – wo Wind und Wellen zuhause sind.“ Das Offshore Technologie Symposium, veranstaltet durch Bachmann, findet am 4. Mai in Hamburg statt. Moderatoren der Magazine ERNEUERBARE ENERGIEN und Hansa begleiten das Event, bei dem sich Experten aus Forschung, Praxis und Industrie zu aktuellen und künftigen Fragestellungen und Lösungsansätzen austauschen.
Foto: Bachmann
Symposium
Smart Maintenance – wo Wind und Wellen zuhause sind“ heißt ein Offshore Technologie Symposium, das Bachmann am 04. Mai in Hamburg veranstaltet. Infos:
www.bachmann.info/de/service/messen-und-events/symposium-hamburg-2023
Foto: Bachmann
