Vorausschauende Wartung für Anlagen für erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien sind auf dem Vormarsch. Damit die Anlagen für erneuerbare Energien effizient und zuverlässig sind, müssen sie regelmässig gewartet werden. Hier kommt die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance, PdM) ins Spiel. Durch die Verwendung modernster Technologien können Ausfälle prognostiziert und verhindert werden, bevor sie auftreten. 

In diesem Artikel befassen wir uns mit der Rolle, die die vorausschauende Wartung für die Energieanlagen hat und welche Herausforderungen es zu bewältigen gibt. Des Weiteren schauen wir uns an, welche Vorteile vorausschauende Wartungstechnologien wie Vibrationsanalyse, Wärmebildtechnik und KI-gesteuerte Diagnosen bieten und wie mit ihnen die Leistung und Lebensdauer von Energieanlagen wie Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen optimiert werden kann.

Die Bedeutung der vorausschauenden Wartung in Anlagen für erneuerbare Energien

Der Markt für prädiktive Wartung im Energiesektor wird 2024 voraussichtlich 1,79 Mrd. USD betragen und bis 2029 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 25,77 % auf 5,62 Mrd. USD steigen. Das zeigt, dass vorausschauende Wartungslösungen im Energiesektor beliebter werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Instandhaltungsstrategien wie der reaktiven Instandhaltung (Reparatur von Geräten nach einem Ausfall) und der vorbeugenden Instandhaltung (planmässige Wartung unabhängig vom Zustand der Geräte) nutzt PdM Echtzeitdaten, fortschrittliche Analysen und maschinelles Lernen, um potenzielle Geräteausfälle zu prognostizieren. Auf diese Weise kann die Wartung rechtzeitig durchgeführt werden, sodass ein kostspieliger Ausfall der Anlage verhindert und eine zuverlässige Stromerzeugung gewährleistet wird.

Schlüsselrolle der Wartung bei Anlagen für erneuerbare Energien

Durch die regelmässige Wartung der Anlagen über ihre gesamte Lebensdauer hinweg wird ein zuverlässiger und effizienter Betrieb mit maximaler Energieausbeute und optimierter Kapitalrendite gewährleistet. Unvorhergesehene Ausfälle werden verhindert und Ausfallzeiten auf ein Minimum gehalten. 

Wartungsspezialisten helfen bei der frühzeitigen Erkennung und Behebung von Problemen, indem sie Routineinspektionen und vorbeugende Wartungsarbeiten durchführen und sich schnell um auftretende Probleme kümmern. Dabei sind sie auf die Datenanalyse und hoch entwickelte Sensoren angewiesen, die den Zustand und die Leistung der Geräte kontinuierlich überwachen. Die frühzeitige Erkennung möglicher Probleme mit Teilen wie Wechselrichtern, Solarmodulen und Rotorblättern hängt von dieser Echtzeitüberwachung ab.

Darüber hinaus tragen Wartungsarbeiten dazu bei, dass Anlagen für erneuerbare Energien länger halten, weniger ersetzt werden müssen und weniger negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Generell ist die Wartung von entscheidender Bedeutung, um die Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit von Projekten im Bereich der erneuerbaren Energien langfristig zu gewährleisten.

Vorteile der vorausschauenden Wartung in der erneuerbaren Energie

Die Bedeutung der vorausschauenden Instandhaltung wird durch mehrere Schlüsselfaktoren unterstrichen, die von der betrieblichen Effizienz bis zu wirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen reichen. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile der vorausschauenden Instandhaltung bei erneuerbaren Energien:

• Kostenreduzierung: Durch die prädiktive Wartung können Fehler erkannt werden, bevor sie auftreten, Ausfallzeiten minimiert und teure Notreparaturen vermieden werden.
• Erhöhte Zuverlässigkeit: Durch die frühzeitige Diagnose von Anlagenverschlechterungen stellt die vorausschauende Wartung sicher, dass Systeme für erneuerbare Energien auch über längere Zeiträume hinweg optimal funktionieren.
• Optimierte Leistung: Mithilfe der vorausschauenden Wartung kann der Energieertrag und die Effizienz gesteigert werden, da der Zustand der Anlage kontinuierlich überwacht wird, um proaktiv Änderungen durchführen zu können.
• Verbesserung der Sicherheit: Die frühzeitige Erkennung von Fehlfunktionen der Anlagen verhindert Schäden und schützt so Mensch und Eigentum.
• Verlängerte Lebensdauer von Anlagen: Durch die Überwachung und regelmässige Wartung auf der Grundlage prädiktiver Analysen kann die Lebensdauer von Anlagen für erneuerbare Energien verlängert und die Investitionsrendite erhöht werden.

Herausforderungen bei der Einführung der vorausschauenden Wartung

Die Umsetzung der vorausschauenden Wartung in Systemen für erneuerbare Energien ist nicht ohne Herausforderungen. Zunächst einmal könnte es schwierig und teuer sein, die erforderlichen Sensortechnologien und Datenanalyseinfrastrukturen zu erwerben und zu integrieren. Um die enormen Datenmengen zu bewältigen und eine nahtlose Verbindung mit den vorhandenen Kontrollsystemen zu gewährleisten, sind ein erhebliches Mass an Know-how und Ressourcen erforderlich. Darüber hinaus könnte die Volatilität von erneuerbaren Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie sowie die komplexen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Systemkomponenten die Prognose von Ausfällen erschweren. 

Ausserdem sind die Unternehmen möglicherweise nicht offen für Veränderungen, sodass Fachleute, die an reaktive Instandhaltungspraktiken gewöhnt sind, sich an vorausschauende Praktiken erst gewöhnen müssen. Der Einsatz von cloudbasierten Lösungen für die Datenanalyse und die Wahrung der Datensicherheit und des Datenschutzes macht die Sache noch komplexer. Trotz dieser Herausforderungen kann ihre Bewältigung erhebliche Vorteile in Form von Kosteneinsparungen, Zuverlässigkeit und verbesserter Leistung beim Betrieb erneuerbarer Energien mit sich bringen.

Optimierung von Energieanlagen mit Technologien zur vorausschauenden Wartung

Nachdem wir die Vorteile und Herausforderungen bei der Umsetzung der vorausschauenden Wartung im Bereich der erneuerbaren Energien erläutert haben, stellen wir im Folgenden einige Technologien vor, die bei der Wartung von Anlagen für erneuerbare Energien helfen können:

Schwingungsanalyse: Sicherstellung der Zuverlässigkeit von Windkraftanlagen

Aufgrund ihrer Komplexität und der grossen Anzahl beweglicher Teile sind Windkraftanlagen anfällig für Verschleiss und Abnutzung. Ein unverzichtbares PdM-Werkzeug, um den Zustand dieser Komponenten im Auge zu behalten, ist der Schwingungsanalysator. 

Schwingungsanalyse an Windkraftanlagen

• Das Getriebe, der Generator und die Rotorblätter gehören zu den wichtigen Teilen der Windkraftanlage, die mit Beschleunigungsmessern und anderen Schwingungssensoren ausgestattet sind.
• Diese Sensoren erfassen kontinuierlich Schwingungsdaten und senden sie in Echtzeit an ein zentrales Überwachungssystem.
• Hoch entwickelte Algorithmen analysieren die Schwingungsanalyse auf Anomalien, die auf mögliche Probleme wie Ausrichtungsfehler, Unwucht oder Lagerverschleiss hinweisen.

Vorteile:

• Frühzeitige Fehlererkennung: Die Schwingungsanalyse identifiziert Probleme, bevor sie eskalieren.
• Minimierte Ausfallzeiten: Die Wartung kann in windschwachen Zeiten geplant werden, sodass die Stromerzeugung nicht beeinträchtigt wird.
• Verlängerte Lebensdauer von Bauteilen: Vorbeugende Massnahmen aus der Schwingungsmessung verlängern die Lebensdauer kritischer Komponenten und senken die Austauschkosten.

Wärmebildtechnik: Verbesserung der Effizienz von Solarmodulen

Mit der Wärmebildtechnik können Solarmodule auf Probleme wie Hot Spots und defekte Zellen untersucht werden.

So funktioniert die Wärmebildtechnik:

• Drohnen oder Handgeräte, die mit Wärmebildkameras ausgestattet sind, erfassen Wärmebilder von Solarmodulen.
• Die Wärmebildkameras machen Temperaturschwankungen, wie Hot Spots auf der Oberfläche der Module sichtbar.
• Die Wärmebilder werden von einer speziellen Software analysiert, um fehlerhaft arbeitende Zellen, Verbindungsfehler und andere Probleme zu erkennen.

Vorteile:

• Schnelle und genaue Diagnostik: Schnelle und genaue Diagnose mit Wärmebildkameras.
• Erhöhter Energieertrag: Schnelle Problemlösung hält die Spitzenleistung aufrecht.
• Kosteneffiziente Wartung: Die kontinuierliche Energieerzeugung während der Bildgebung senkt die Kosten.

KI-gesteuerte Diagnostik: Revolutionierung der Anlagenverwaltung

Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen verändern die vorausschauende Wartung, indem sie ausgefeilte Diagnose- und Prognosefunktionen für zahlreiche Anlagen im Bereich der erneuerbaren Energien bieten.

So funktioniert die KI-gestützte Diagnostik:

• KI-Systeme integrieren Daten aus verschiedenen Quellen, darunter Schwingungssensoren, Wärmebildkameras, Wetterberichte und historische Wartungsaufzeichnungen.
• Sie nutzen Algorithmen des maschinellen Lernens, um Daten zu analysieren, Muster zu erkennen und potenzielle Ausfälle zu prognostizieren.
• KI-gesteuerte Plattformen überwachen kontinuierlich den Zustand der Anlagen und liefern Echtzeitwarnungen und Empfehlungen für die Wartung.

Vorteile:

• Verbesserte Genauigkeit: KI erkennt nuancierte Muster für präzise Prognosen und übertrifft damit herkömmliche Methoden.
• Optimale Planung der Wartung: KI prognostiziert Ausfälle und ermöglicht so eine kosteneffiziente Wartungsplanung und minimale Unterbrechungen.
• Informierte Entscheidungsfindung: KI-Einsichten helfen den Betreibern bei der Optimierung der Leistung und der Verlängerung der Lebensdauer der Geräte.

Beispiele aus der Praxis für KI-gestützte vorausschauende Wartung

„Die vorausschauende Wartung, die durch KI ermöglicht wird, hat die Landschaft der erneuerbaren Energien revolutioniert, indem sie Ausfälle von Anlagen prognostiziert und verhindert, bevor sie auftreten. Mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens analysiert die KI riesige Datenmengen von Sensoren und historischer Leistung, um Muster zu erkennen, die auf potenzielle Fehler hinweisen.“

Künstliche Intelligenz (KI) in der erneuerbaren Energie: Ein Überblick über vorausschauende Wartung und Energieoptimierung, World Journal of Advanced Research and Reviews

PdM-Software von ABB

Vorausschauende Wartungslösungen von ABB, einem weltweiten Pionier der Energie- und Automatisierungstechnik, helfen Unternehmen, wichtige Anlagen im Auge zu behalten und zu warten. Die Software AbilityTM Predictive Maintenance verwendet KI-Algorithmen, um Echtzeitdaten auszuwerten, Anomalien zu erkennen und Ausfälle zu prognostizieren. ABB unterstützt Unternehmen bei der Senkung von Wartungskosten, der Steigerung der Produktivität und der Verringerung von Ausfallzeiten durch den Einsatz von prädiktiver Analytik.

IBMs Plattform für Prognosen zu erneuerbaren Energien

Die auf KI-Technologie basierende Renewables Forecasting-Plattform von IBM hilft bei der Prognose von Wettermustern und der Optimierung der Energieproduktion für Solar- und Windparks, indem sie fortschrittliche Analysen, IoT-Sensoren und erstklassige Wetterdaten nutzt, um hochpräzise Prognosen für die Energieproduktion von Wind- und Solarparks zu erstellen. Sie maximiert die Erzeugung erneuerbarer Energien, erleichtert die Netzintegration und fördert die Nutzung nachhaltiger Energien.

Siemens vorausschauende Wartung auf generativer KI-Basis

Um die vorausschauende Wartung und die Interaktion zwischen Mensch und Maschine schneller und effektiver zu gestalten, hat Siemens sein System Senseye Predictive Maintenance um generative KI-Funktionen erweitert und es in ein präskriptives Wartungssystem umgewandelt.

Fazit

Im Bereich der erneuerbaren Energien ist die vorausschauende Wartung eine revolutionäre Strategie, die erhebliche Vorteile in Bezug auf Zuverlässigkeit, Effizienz und finanzielle Einsparungen bietet. Betreiber von Anlagen für erneuerbare Energien können die Leistung ihrer Anlagen optimieren, indem sie Ausfälle durch den Einsatz hoch entwickelter Technologien wie Big Data, KI, maschinelles Lernen und das Internet der Dinge prognostizieren und verhindern. Die vorausschauende Wartung wird mit der Entwicklung der Branche immer wichtiger, um eine zuverlässige und nachhaltige Energieerzeugung zu gewährleisten.