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Intelligente Rotorblatt-Überwachung: Den größtmöglichen Ertrag aus der WEA-Leistung ziehen

Angesichts der schwierigen Marktverhältnisse müssen Windenergieanlagen heute in puncto »Cost of Energy« optimale Voraussetzungen bieten. Ein Mittel dazu sind Condition-Monitoring-Lösungen wie das »Blade-Intelligence-System« von Phoenix Contact, mit dem sich Rotorblätter umfassend überwachen lassen.

Wer als Service-Techniker an Rotorblättern von WEA arbeitet, muss schwindelfrei sein. Bildquelle: © Phoenix Contact

Wer als Service-Techniker an Rotorblättern von WEA arbeitet, muss schwindelfrei sein.

Um den zukünftigen Ansprüchen gerecht zu werden, steht die Windenergie derzeit vor großen Herausforderungen. Der Kostendruck nimmt stetig zu, und es findet eine deutliche Marktbereinigung statt. Im Wettbewerb um die Ausschreibungen bei großen Windparks wächst der Preisdruck erheblich. Wer hier nicht den Anschluss verlieren will, muss Windenergieanlagen (WEA) produzieren, die eine optimale Cost of Energy bieten. Dabei geht es nicht nur um den reinen Anschaffungspreis der WEA, sondern auch um optimierte Betriebs- und Wartungskosten über die gesamte Lebensdauer. Gleichzeitig erhöht sich der Bestand an Altanlagen, deren Stromausbeute sich nicht immer durch ein Repowering verbessern lässt. Die Ertragssteigerung, die eine zehn Jahre alte WEA so im Vergleich zu einer aktuellen Anlage erwirtschaftet, fällt nicht mehr so hoch aus wie vor einigen Jahren. Besonders im Onshore-Bereich werden die Leistungssprünge in den Anlagenklassen ständig kleiner. Viele moderne WEA zeichnen sich neben ihrer höheren Leistung vor allem durch eine wesentlich effizientere Regelung aus. Die Hersteller fokussieren sich hier darauf, mit einer intelligenten Regelung den größtmöglichen Ertrag aus der Leistung zu gewinnen.

Damit sich dieser Anspruch umsetzen lässt, werden sämtliche Bereiche der Windenergieanlage immer detaillierter überwacht, so dass frühzeitig auf kleinste Änderungen reagiert werden kann. Der Vorteil dieser Entwicklung liegt darin, dass zahlreiche Neuerungen ebenso in Altanlagen nachgerüstet werden können.

Nur für die tatsächlich benötigten Funktionen bezahlen

In der Windbranche erweist sich Retrofit als großer Trend. Bestenfalls sind entsprechende Lösungen so gestaltet, dass sie sich sowohl in neuen als auch in älteren WEA verbauen lassen. Über die letzten Jahre betrachtet ist bei der Entwicklung von Überwachungslösungen vor allem eine Komponente deutlich in den Mittelpunkt gerückt: Während das Rotorblatt in der Vergangenheit lediglich rudimentär mit Sichtprüfungen überwacht wurde, übernehmen dies heutzutage viele Sensoren. Die Gründe dafür sind vielschichtig. Zum einen möchte der Betreiber wissen, ob es Ereignisse gegeben hat, die dem Rotorblatt schaden könnten. Zugleich werden die gemessenen Daten immer häufiger zur Anlagensteuerung verwendet. Idealerweise kommt daher eine Lösung in den WEA zum Einsatz, die möglichst unterschiedliche Bereiche des Rotorblatts kontrolliert und zudem offen für zukünftige Erweiterungen ist.

Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact mit dem Blade-Intelligence-System einige elementare Konzepte zur Rotorblattüberwachung zusammengeführt. Die Betreiber von Windenergieanlagen erhalten somit eine Lösung, mit der sich das Rotorblatt umfassend überprüfen lässt. Dazu kombiniert das Blade-Intelligence-System die Verfahren zur Blitzmessung, Eiserkennung und Lastüberwachung. Dabei ist die Lösung so ausgeprägt, dass der Betreiber nur die Funktion(en) auswählen kann, die er tatsächlich benötigt, und auch nur für diese bezahlt. Wünscht er zu einem späteren Zeitpunkt eine Erweiterung des Systems, ist dies problemlos realisierbar. Ein zusätzlicher Vorteil des Konzepts besteht darin, dass sich nicht nur die aktuell angebotenen Lösungen integrieren lassen. Wegen der Offenheit von Blade Intelligence lassen sich zukünftige Konzepte ebenfalls einbinden. Möglich macht dies die zugrunde liegende Automatisierungsplattform „PLCnext Technology“.

Das Herzstück des Blade-Intelligence-Systems bildet der PLCnext-Controller AXC F 2152, der auf der PLCnext Technology beruht. Seine offene Struktur erlaubt eine flexible Gestaltung der jeweiligen Lösung. So können neben dem Blade-Intelligence-System andere Applikationen parallel in der Steuerung ablaufen. Hierbei kann es sich um Anwendungen von Phoenix Contact handeln, aber auch um Applikationen des WEA-Herstellers oder -Betreibers. Auf diese Weise lässt sich das Blade-Intelligence-System optimal an alle Anlagentypen anpassen.