Windkraftanlagen sind eine grossartige erneuerbare Energiequelle, da sie sowohl Onshore als auch Offshore gebaut werden können. Aufgrund ihres mechanischen Charakters haben Windkraftanlagen viele bewegliche Teile. Diese Teile müssen regelmässig gewartet und gereinigt werden, um Ausfallzeiten und mögliche Korrosion zu vermeiden. Die regelmässige Wartung ist nicht nur für die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Windenergieanlagen unerlässlich, sondern auch für die Ökobilanz der Anlagen. Denn durch proaktive Massnahmen wie regelmässige Inspektionen, Reinigung, Schmierung und erforderliche Reparaturen kann die geschätzte Lebensdauer von Windkraftanlagen auf bis zu 30 Jahren verlängert werden. In diesem Artikel erfahren Sie, wie die Herstellung und die Wartung die Lebensdauer von Windenergieanlagen beeinflussen.
Die Herstellung von Windkraftanlagen
Der Herstellungsprozess der Rotorblätter spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung ihrer Lebensdauer. Die meisten Rotorblätter von Windkraftanlagen werden aus Verbundwerkstoffen wie Glas- und Kohlenstofffasern hergestellt, die ihre Festigkeit und Steifigkeit erhöhen und gleichzeitig ihr Gesamtgewicht verringern. Mehr über die verschiedenen Arten von Rotorblättern und Windenergieanlagen lesen Sie hier.
Die Rotorblätter von Windkraftanlagen sind oft schlechten und teilweise auch extremen Witterungseinflüssen ausgesetzt und müssen regelmässig auf Verschleiss, Erosion und anderen Beschädigungen geprüft werden, da beschädigte Rotoren die Aerodynamik der Turbine beeinflussen und zu einer geringeren Leistung führen.
Doch nicht nur die Wartung, sondern auch die Herstellung kann die Lebensdauer der Rotorblätter verlängern. Mit strukturellen Klebstoffen kann der Reparaturprozess bei Kantenkorrosion, kleinen Löchern oder Oberflächenfehlern an den Rotorblättern beschleunigt werden. Durch die Umsetzung dieser Massnahmen können die Hersteller sicherstellen, dass die Rotorblätter von Windkraftanlagen über einen langen Zeitraum hinweg effizient und effektiv arbeiten. Bei Distrelec finden Sie Korrosionsschutzsprays, Klebstoffe und Klebebänder sowie andere Wartungsprodukte von Marken wie 3M oder RND.
Nach der Herstellung werden die Rotorblätter in der Regel gelagert, bevor sie an ihren Bestimmungsort transportiert werden. Die Beförderung erfolgt oft über grosse Entfernungen und über den See-, Luft- oder Landweg. Damit die Rotorblätter bei der Lagerung und dem Transport nicht beschädigt werden, werden Korrosionsschutzmassnahmen, insbesondere für die exponierten Metallteile, ergriffen.
Die Grundlagen der Wartung von Rotorblättern
Eine wirksame Wartung von Windkraftanlagen beginnt mit einigen grundlegenden Schritten, die eine optimale Leistung und Langlebigkeit der Anlagen gewährleisten sollen. Dazu gehören:
- Regelmässige Inspektion und Wartung:
- Visuelle Inspektionen: Durch regelmässige visuelle Inspektionen können kleinere Probleme erkannt werden, bevor sie zu grösseren werden. Dabei werden die Rotorblätter, die Gondel und der Turm auf offensichtliche Anzeichen von Verschleiss untersucht.
- Wartung der Rotorblätter: Regelmässige Überprüfung auf Verformungen, wie Risse oder Erosion, die die Aerodynamik und die Effizienz beeinflussen können.
- Reinigung und Schmierung: Es ist wichtig, bewegliche Elemente wie den Generator und das Getriebe regelmässig zu reinigen und zu schmieren.
- Wartungshäufigkeit und Kostenüberlegungen:
- Wartungshäufigkeit: Der Wartungsplan kann je nach Turbinenmodell, Alter und Aufstellungsort variieren. Die Wartung sollte alle sechs Monate bis ein Jahr durchgeführt werden, kann aber in Abhängigkeit von den Echtzeitdaten der Überwachungssysteme geändert werden.
- Kostenfaktoren: Die Grösse, der Standort und das Alter der Anlagen können die Wartungskosten beeinflussen. Auch das notwendige Wartungspersonal und die Ausrüstung müssen bei den Kosten eingeplant werden.
- Preventive strategies:
- Vorbeugende Wartung: Konzentriert sich auf Routineinspektionen und die Wartung von Schlüsselkomponenten, um Ausfälle zu vermeiden. Dazu gehören Aufgaben wie Schmieren, Überprüfen der elektrischen Systeme und Inspektion der Rotorblätter.
- Erweiterte Überwachung: Um Ausfälle zu vermeiden, sollten Sie Sensoren installieren, die Vibrationen, Schmiermittelstände und andere Betriebsmerkmale überwachen.
Häufige Herausforderungen bei der Wartung von Windturbinen
Ungünstige Wetterbedingungen
Die Witterungsbedingungen spielen bei der Wartung von Windkraftanlagen eine wichtige Rolle, insbesondere bei der Reparatur der Rotorblätter. Ungünstige Witterungsbedingungen wie starker Wind, Regen oder Schnee können die Wartungspläne empfindlich stören, was sich unmittelbar auf den Wirkungsgrad der Anlage und die gesamte Energieerzeugung auswirkt. Auch die Höhe der Windkraftanlage erschwert die Wartung, da Wartungsfachkräfte oftmals mit einem Seil hochklettern müssen. Das macht die Wartung bei schlechten Witterungsbedingungen schwieriger.
Komponentenverschleiss und Abnutzung
Die am häufigsten auftretenden Probleme bei Windturbinen betreffen den Ausfall kritischer Komponenten wie Lager, Rotorblätter, Getriebe und Generatoren, die für einen reibungslosen und effizienten Betrieb nötig sind. Daher sind routinemässige Inspektionen erforderlich, um ungeplante Fehlfunktionen zu verhindern. Auch der Austausch der Gierbremse ist schwierig.
Aufgrund ihres hohen Gewichts und der Höhe, in der sie positioniert sind, sind diese Bremsen, die für das Ausrichten der Turbine in Richtung des Windes unerlässlich sind, sehr schwierig zu bedienen. Da für den Austausch Spezialwerkzeuge und strenge Sicherheitsvorkehrungen erforderlich sind, wird es während des gesamten Verfahrens zu erheblichen Ausfallzeiten und damit verbundenen Kosten kommen. Insgesamt betrachtet kann die Wartung von Windenergieanlagen also eine echte Herausforderung sein.
Umwelt- und Logistikaspekte
Ein wichtiger Aspekt bei der Wartung von Windkraftanlagen ist die Rücksichtnahme auf die Umwelt, insbesondere wenn es um Probleme wie die Eisbildung an den Rotorblättern und die Ansammlung von Schmutz, Rost und Feuchtigkeit auf den Bremsscheiben geht, die zur Lärmbelästigung führen und möglicherweise die örtliche Tierwelt und Anwohner stören können. Ausserdem kann bei der Wartung Bremsstaub entstehen, der sowohl für die Umwelt als auch die Gesundheit schädlich sein kann.
Viele Windparks sind eher an abgelegeneren Orten, was bedeutet, dass die Wartung auch ein logistischer Aufwand ist, da schweres Gerät und das Wartungspersonal dorthin gebracht werden müssen. Bei rauem Wetter erschwert sich dieser Transport und auch die Wartungsarbeiten, was das Risiko und die Dauer und Kosten der Wartungsarbeiten erhöht. Diese Elemente erhöhen das Risiko und den Aufwand sowie die Dauer und die Kosten der Wartungsarbeiten. Eine weitere Schwierigkeit bei der Aufrechterhaltung dieser wichtigen Energieressourcen besteht darin, dass das Personal sein Wissen und seine Sicherheitsschulung ständig auffrischen muss, um mit den neuen Technologien angemessen umgehen zu können, da die Windkraftanlagen immer grösser und ausgefeilter werden.
Innovative Lösungen für die Wartung von Windkraftanlagen
Mit fortschrittlichen Technologien wie IoT, KI und Automatisierung gibt es zahlreiche innovative Möglichkeiten, wie die Wartung durchgeführt werden kann. Zu diesen Technologien gehören unter anderem:
Zustandsüberwachungssysteme (CMS)
Zustandsüberwachungssysteme (Condition Monitoring Systems, CMS) spielen eine zentrale Rolle bei der proaktiven Wartung von Windkraftanlagen, da sie mithilfe fortschrittlicher Sensoren die Betriebsparameter verschiedener Anlagenkomponenten kontinuierlich überwachen. Dieses System zur Datenerfassung in Echtzeit ist für die Bewertung des Gesamtzustands der Turbine unerlässlich. CMS kann dabei helfen, den Wartungsbedarf vor Ausfällen zu erkennen, teure Ausfallzeiten zu reduzieren und die Lebensdauer der Turbine zu verlängern. Dies geschieht durch die Analyse von Datenmustern und das Aufspüren von Anomalien im Verhalten der Komponenten. Darüber hinaus ermöglichen die Erkenntnisse von CMS eine gezieltere und effektivere Wartungsplanung, da die Eingriffe genau auf die Anforderungen der Turbine abgestimmt werden, und zwar auf der Grundlage der tatsächlichen Betriebsbedingungen und nicht auf der Grundlage vorgegebener Pläne.
Drohnen und automatisierte Systeme
Die Wartung von Windkraftanlagen hat sich durch die Drohnentechnologie und automatisierten Inspektionssysteme verändert, insbesondere wenn es darum geht, gründliche und effektive Rotorblätterinspektionen durchzuführen. Diese Techniken bieten einen sichereren und kostengünstigeren Ersatz für herkömmliche manuelle Inspektionen, die häufig gefährlich und zeitaufwendig sind. Selbst bei schlechtem Wetter oder in abgelegenen Gebieten, die für menschliches Personal schwer zu erreichen sind, können mit hochauflösenden Kameras und Sensoren ausgestattete Drohnen schnell und präzise Daten über den Zustand der Rotorblätter sammeln. Dadurch wird die für Inspektionen erforderliche Ausfallzeit minimiert und gleichzeitig die Gefahr für das Wartungspersonal verringert.
Darüber hinaus sind automatisierte Systeme in der Lage, die Daten in Echtzeit auszuwerten und genaue Diagnosen zu erstellen, die schnelle und fundierte Wartungsentscheidungen ermöglichen und so die Betriebseffizienz und Lebensdauer von Windkraftanlagen erhöhen. Drohnen können auch in Zusammenarbeit mit digitalen Zwillingen eingesetzt werden, die ein virtuelles Abbild der Windturbinen erzeugen und die Bedingungen ohne physische Eingriffe simulieren und analysieren.
