Am Rotor spielt die Musik

Bild: Fotolia.com, DeVIce
Ertragssteigerungen und Optimierungen sind Dauerbrenner in der Windbranche. Vor allem am Rotor und bei der Windnachführung kitzeln Betriebsführer mehr Kilowattstunden heraus. Allerdings machen nicht alle Zaubertricks Sinn und Stadtwerker vertrauen lieber ihrer eigenen Nase, erläutert Torsten Thomas*. Einen Ertragssprung von fast 15 Prozent hat das Ingenieuerbüro Spitzner Engineers GmbH kürzlich hingelegt. Verantwortlich für diesen Schub ist ein System zur Modifikation von Rotorblättern, das sich e-ro.dynamic nennt. Als Probanden dienten stallgeregelte Windpropeller in Niedersachsen und Schleswig-Holstein vom Typ N60 mit 1,3 MW Leistung. „Alte Windenergieanlagen haben aerodynamisch gesehen einfach schlechte Rotorblattprofile und damit viel Potenzial für bessere Erträge“, erklärt Alexander Backs von Spitzner.

Nachweisen konnten die Spezialisten ihren Erfolg durch einen zweijährigen Feldtest und Zertifizierungen sowie durch die Vermessung der Leistungskurve.
Da insbesondere stallgeregelte Maschinen inzwischen zum alten Eisen gehören, soll dieses mit der BayWa.re-Gruppe entwickelte Nachrüstset bald auch für moderne Windpropeller mit Pitchregelung zu haben sein. „An diesen Profilen werden wir den Sprung nicht wiederholen können, aber acht bis neun Prozent sind durchaus drin“, so Backs.

Ein Frühwarnsystem hilft, Abweichungen festzustellen

Solche Größen lassen die Betriebsführer von Windturbinen durchaus aufhorchen. Sie sind ständig auf der Suche nach Optimierungen, die sich schnell amortisieren. Es gilt die Devise, möglichst viele Kilowattstunden in einem Windpark zu erzeugen. Und hier geht es erst einmal darum, die bestehende Technik in den Griff zu bekommen. Stichhaltige Hinweise auf die Abweichungen beim Ertrag liefern die Daten, die ein Windpropeller alle zehn Minuten sendet. „Auf dieser Basis und dem Vergleich der Soll- und Ist-Werte haben wir ein Frühwarnsystem aufgebaut, das alle Anlagen automatisch überwacht und bei Abweichungen zuverlässig Alarm schlägt“, erklärt Fabio Wagner von der Steag Energy Service GmbH. Diese Warnsignale beziehen sich beispielsweise auf die Temperaturen von Lagern und auf statistische Betriebsanalysen, aber auch auf die Performance.

Durch den praktischen Soll-Ist-Vergleich lässt sich die Leistung aller Anlagen untereinander oder mit benachbarten Windparks vergleichen. Echte Ausreißer sind da schnell gefunden, die Ursachenforschung ist in der Regel deutlich langwieriger. Zu den häufigsten Fehlerquellen zählt die Windnachführung. Sie gilt unter den Betriebsführern als heißes Eisen, weil Fehlstellungen viel Geld kosten. Eine Abweichung von zehn Grad bedeutet – über das Jahr gesehen – Einbußen von rund drei Prozent. Dabei soll eigentlich die Sensorik auf dem Maschinenhaus dafür sorgen, dass der Rotor samt Gondel auch richtig in den Wind dreht. Optimal wären hier 90° zum Wind, die so genannte Nulllinie.

Ob Nachrüstungen tatsächlich für mehr Geld in der Kasse sorgen, lässt sich oft nur mit einer Messung im Windpark nachweisen.

Bild: Torsten Thomas

Da es häufig aber nur Standardeinstellungen gibt, die sich nicht an den realen Bedingungen vor Ort orientieren, kann sich eine Überprüfung durchaus lohnen.Allerdings sind diese mehrwöchigen Messkampagnen an jeder auffälligen Windmühle nicht ganz billig. Für die Analyse und optimale Ausrichtung von acht V90-Maschinen im Windpark Lübbenau hatte der Schweizer Energieversorger Repower jüngst 66 000 Euro auf den Tisch gelegt. „Dafür konnten wir den Ertrag nach der Korrektur der Fehlstellungen aber um zwei Prozent steigern. Das macht unterm Strich pro Jahr Mehreinnahmen von 68 000 Euro aus“, rechnet Markus Claudius Romberg von der Repower Wind Deutschland GmbH vor. Der Energieversorger hat die Wartung und Betriebsführung seiner Windkraftwerke inzwischen selbst übernommen; mit den Diensten der Hersteller war er nicht zufrieden. „Wir wollen keine Vollwartungsverträge, weil sich die Hersteller nur selbst optimieren. Innovationen fließen immer nur in neue Anlagen ein, aber nicht in den Bestand“, moniert er.
Die Windnachführung dient ihm da als ein Beispiel. Schließlich ist es nicht unüblich, dass wechselnde Serviceteams an der neu justierten Windfahne schrauben oder ein Software-Update die mühsam eingestellten Betriebsparameter bei der nächsten Wartung wieder obsolet macht. Immerhin kosten diese Messkampagnen pro Anlage mindestens 5 000 Euro. „Darum sollten die Änderungen immer in Absprache mit den Serviceanbietern erfolgen und sich möglichst nach einem Jahr amortisieren. Im Prinzip geht es bei dieser Maßnahme aber darum, dass die Anlage so funktioniert, wie sie vom Hersteller verkauft wurde“, kritisiert auch Malte Mehrtens von der Energie Consult GmbH, die 720 Windpropeller betreut.
Äußerst sinnvoll ist es nach seiner Erfahrung, die Blattwinkel der Rotoren zueinander messen zu lassen. Dafür gibt es Verfahren mit Spezialkameras und Lasern, die ab 1 000 Euro schon wahre Wunder wirken können und Sicherheit bieten. Auch hier müssen Betriebsführer die Arbeit der Hersteller und den Sollzustand prüfen. „Das sollte am besten gleich nach der Errichtung gemacht werden. Falsche Winkel wirken sich auf den Ertrag aus und belasten durch Unwuchten oder Schwingungen im späteren Betrieb andere Komponenten“, so Mehrtens.
Bei Blattverlängerungen oder so genannten Vortex-Generatoren, die nachträglich auf die Flügel geklebt werden und für eine bessere Aerodynamik sorgen sollen, ist er skeptischer. Hier versprechen zumindest die Anbieter Ertragssteigerungen zwischen zwei und fünf Prozent. Der wirtschaftliche Nachweis von Verbesserungen ist aber nur schwer zu erbringen. „Für eine Bestätigung müsste im Prinzip die Leistungskennlinie neu vermessen werden. Im Gegenzug lassen sich durch die Analyse der Betriebsdaten und Fehlerhäufigkeiten schon einige Prozente durch einen optimierten Betrieb herausholen“, so Mehrtens.
Vollwartungsverträge sind nicht immer beliebt
Und das gilt auch für einen tieferen Blick in die Vertragsstrukturen. Hier haben offenbar auch Stadtwerke bei der Übernahme von Windparks Lehrgeld bezahlt und dann neu gerechnet. „Nur durch die Anpassung der Versicherungsbedingungen sparen wir jährlich 470 000 Euro. Das sind umgerechnet 52 Prozent der Versicherungskosten“, sagt beispielsweise Wolfgang Konrad von der Verbund AG. Die Österreicher haben sich ein Portfolio von fünf Windparks mit 226 MW zugelegt.
Genau wie die Schweizer Kollegen ist auch die Verbund AG kein Freund von langjährigen Vollwartungsverträgen. Stattdessen haben sich die Österreicher die Betriebsführung für die Windparks sowie dreier Umspannwerke ins eigene Haus geholt und den Serviceaufwand von Drittanbietern reduziert. Einen Teil der Wartung übernimmt bereits die eigene Truppe. „Damit haben wir noch einmal 290 000 Euro eingespart und prüfen, ob ein weiteres Insourcing sinnvoll ist“, so Konrad.
Ähnliche Überlegungen gibt es auch bei Eon Anlagenservice GmbH, die sich als unabhängiger Dienstleister für kleinere Energieversorger und Stadtwerke empfehlen will. Verkaufsmanager Martin Proll will damit auch klarstellen, dass man nicht nur für den gleichnamigen Energieversorger arbeitet. In den letzten zwei Jahren wurde für den Service und die Wartung von Windpropellern ein eigenes Team aufgebaut. „Wir wollen die Wartungsstandards der Kraftwerkstechnik auf Windparks übertragen und sind auch an der Betriebsführung dran“, sagt Proll.

Der vorstehende Beitrag zum Thema Pilot-Ausschreibung wurde bereitgestellt von:

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Energie & Management

Januar 28, 2015

Angelika Nikionok-Ehrlich

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* Torsten Thomas, Journalist, Oldenburg

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