Schaeffler_WindEnergy_Condition Monitoring System, Bild: Schaeffler

Kein Condition Monitoring System ohne Sensoren. In der Windenergieanlage nehmen sie unter anderem die Turmschwingungen auf. Bild: Schaeffler

Vom 27. bis 30. September fand 2016 die Messe Windenergy in Hamburg statt. Mit dabei einige Beispiele für das Condition Monitoring und technische und digitale Messverfahren um die Total Cost of Ownership zu verbessern. Auf den Ständen der großen Hersteller von Windenergieanlagen, wie General Electric oder Siemens Windpower stand das Condition Monitoring gar im Mittelpunkt der Präsentation.

Mit viel Aufwand wurde dort anschaulich an Hand von Simulationen und Modellen gezeigt, wie man sich die Zukunft der Windbranche vorstellt. Dazu konnte der interessierte Besucher bei General Electric in einer Art Cockpit als Kontrollzentrum für ganze Windparks setzen und sich das Konzept des Herstellers mittels einer Simulation vorführen lassen. Ganz dem aktuellen Trend der Digitalisierung verbunden, konnte man so die Fernüberwachung über Touchscreens selbst übernehmen. Zukünftig sollen so ganze Anlagenparks entsprechend der gelieferten Daten manuell per Tipp auf den Bildschirm oder mit festgelegten Algorithmuswerten gesteuert werden können, um so eine bessere Energieausbeute zu ermöglichen. Zugleich sollen so Kosteneinsparungen durch effektive Instandhaltungsmaßnahmen, Stichwort Predictive Maintenance, möglich sein.

Blick in die Gondel

Doch auch bei den Zulieferern macht man sich hierzu mehr als nur ein paar grobe Gedanken, sondern zeigt ausgereifte Konzepte, die man mit einsatzbereiten Bauteilen kombiniert. So präsentierte Schaeffler ein modular aufgebautes Angebot mit Cloudanbindung und Servicesoftware aus dem eigenen Haus an. Mit modularer Sensortechnik will man dort die Zustandsinformationen im Betrieb abgreifen und diese in Echtzeit zur Verfügung stellen. Die Messdaten, die beispielsweise von Schwingungssensoren am Antriebsstrang stammen, können in die Schaeffler-Cloud geladen werden. Über eine Internetverbindung kann so jederzeit und weltweit der aktuelle Zustand der Gesamtanlage und auch einzelner Komponenten überwacht werden.

Auf der Messe konnten sich Besucher selbst von den Abläufen überzeugen. So wurden Erschütterungen durch Klopfzeichen vom vor Ort installierten Schwingungsüberwachungssystem FAG Smart-Check erfasst und die so erzeugten Daten direkt online geladen. Veranschaulicht wurde das Procedere durch ein Display am Stand, anhand dessen die Möglichkeiten der Kofiguration des Überwachsungssystems gezeigt wurde. So können mithilfe kombinierter Sensor- und Datentechnik online beispielsweise die niedrigen Frequenzbereiche am Hauptlager und auf der Getriebeeingangsseite von Windenergieanlagen überwacht.

Schaeffler_WindEnergy_Restlaufzeiten können berechnet werden, Bild: Schaeffler
Kennt der Windpark-Betreiber zu jedem Zeitpunkt die Restlaufzeit jedes Lagers in allen Anlagen, kann er so Kosten senken und die wirtschaftliche Lebensdauer der Gesamtanlage beeinflussen. Bild: Schaeffler

Auch im Bereich der Schmierung ergeben sich dank der digitalen Überwachung Möglichkeiten, um das installierte System in Schuss zu halten. So bindet man bei Schaeffler einen Partikelzähler ein, der sonst schlicht auf die Einbringung von metallischen Partikeln reagiert. Auch der Anteil von Wasser, das gerade im Offshorebereich in das Gehäuse der Windenergieanlagen eindringt, wird von diesen Geräten erfasst. Intelligent wird das Gerät durch die Vernetzung. Eine erhöhte Partikelrate, wie auch ein immer höherer Anteil von Wasser, zeigen an, dass eine Inspektion der entsprechenden Bauteile notwendig ist. Bei frühzeitiger Alarmierung durch das Gerät über die Cloud kann so ein größerer Schaden vermieden werden. Das wirkt sich direkt auf Lebensdauer und langfristig auf die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage aus.

Wissen, wie lange die Anlage hält

Hochleistungs-Digitalkamera erfasst die Blattverformungen, Bild: SSB Wind Systems
Die eigens entwickelte Hochleistungs-Digitalkamera erfasst die Blattverformungen, indem sie die Auslenkung von Reflektoren aufzeichnet. Bild: SSB Wind Systems

Doch nicht nur der Blick in die Gondel lohnt. Auch außerhalb des Kopfes der Anlage lohnt es sich genauer hinzusehen, um in der preissensitiven Windbranche Verbesserungsmöglichkeiten zu entdecken. Die Entwickler bei SSB Wind Systems sind auf der Windenergy 2016 mit einer Neuerung vertreten, die es ermöglichen soll frühzeitig eine Aussage über die Lebensdauer der Windenergieanlage zu treffen.

Mit Blade-Vision, einem System für die Vollfeld-Windmessung an Windenergieanlagen, werden Verformungen von Rotorblättern detektiert. In Kombination mit einer hochentwickelten Signalanalyse- und Auswerteeinheit ergibt sich so die Möglichkeit Prognosen über die mechanische Beanspruchung des Materials zu treffen. "Das System befindet sich zwar noch in der Erprobung. Dennoch können wir mit dem heutigen Entwicklungsstand bereits Rotorblattlasten und Rotorblatttorsionen ermitteln", sagt Helmut Reinke, Director Sales und Marketing. "Daher haben wir uns entschlossen, Blade-Visison in modifizierter Form schon in Kürze adem Markt zur Verfügung zu stellen." So kann man anhand der ermittelten Daten nicht nur Aussagen über den aktuellen Zustand des Blattes treffen. Nach einem Beboachtungszeitraum am laufenden System wird es möglich zu sagen, wann die Anlage ihre Lebensdauer erreicht hat.

Die Chancen, die sich ergeben, wenn Windenergieanlagen und ganze Windparks mit Hilfe des Condition Monitoring gewartet werden können, sind unübersehbar. Ein gutes Beispiel für eine vielversprechende Kombination aus Maschinebau und Informationstechnologie. Bleibt die Frage nach der Datenhoheit, wenn Hersteller und Zulieferer Analysetools auf Basis von Big Data zur Verfügung stellen. In der Windkraft jedenfalls hat die Technik Potenzial, das konnte man auf der Windenergy in Hamburg sehen.