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antriebstechnik 1-2/2015

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Neues Leben einhauchen

Neues Leben einhauchen Windenergieanlagen mit Retrofit auf den neuesten Stand bringen Christina Mathis Tausende von Windenergieanlagen im Markt sind bereits seit zehn und mehr Jahren in Betrieb, Ersatzteilgarantien sind ausgelaufen, Wartungsverträge müssen erneuert werden. Für Betreiber stellt sich die Frage, wie die Betriebssicherheit ihrer Turbinen weiterhin gewährleistet werden kann. Dabei lohnt es sich, ein ganz neues Kapitel aufzuschlagen. Christina Mathis, PR-/Online-Manager bei Bachmann electronic Verfügbarkeiten von Komponenten, erschwerte Servicemöglichkeiten durch intransparente Turbinendaten und Parameter oder auch neue gesetzliche Rahmenbedingungen erfordern häufig Anpassungen der Turbine. Mit einem intelligenten Retrofit kann dabei nicht nur die Lebensdauer verlängert, sondern auch der Ertrag einer Windenergieanlage verbessert werden. Anstelle der kapitalintensiven Neuerrichtung von Windenergieanlagen entscheiden sich immer mehr Betreiber dafür, ihren vorhandenen Maschinenbestand zu modernisieren und damit deren Lebensdauer zu verlängern. Dabei werden fehleranfällige Bauteile ersetzt und so die Anlagenzuverlässigkeit erhöht. Gleichzeitig lassen sich mit modernen Technologien und Steuerungssystemen in Kombination mit Überwachungslösungen, wie z. B. Condition Monitoring, weitere Potenziale zur Ertragssteigerung des Kraftwerks erschließen. Eine Anlage mit sieben Siegeln Allerdings gestaltet sich die individuelle Auf- bzw. Umrüstung einer Windenergieanlage durch den Betriebsführer mitunter schwieriger als gedacht: Die gesamte Anlage stellt nicht selten nach außen eine Black Box dar, deren Geheimnisse nur dem Hersteller bekannt sind. So können z. B. nicht mehr erhältliche Originalkomponenten nicht durch ähnliche ersetzt werden, da dies in den allermeisten Fällen einer Neuparametrierung der Steuerung bedarf. Deren Software oder Parametersätze sind jedoch dem Betreiber in der Regel nicht offengelegt. Insgesamt gibt es also Gründe genug, im Rahmen des Retrofits die gesamte Steuerungstechnik durch ein modernes, transparentes System zu ersetzen. Damit hält man später auch alle Möglichkeiten zur Optimierung der Anlage in der Hand. Konzept – und rasche Umsetzung Bei der Um- oder Nachrüstung ist eine Frage zentral: Wie lassen sich die Kosten hierfür minimieren? Und: Wann kann die Windturbine wieder ans Netz? Vorhanden sein müssen in jedem Fall ausführliche Dokumen-tationen zu den technischen Daten der Anlage, zu Sensoren und Aktoren sowie die Lastberechnungen. Ein erfahrener Partner wird dann eine Ist-Aufnahme der vorhandenen Installation durchführen und die Verkabelung sowie Montagemöglichkeiten 32 antriebstechnik 1-2/2015

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 01 Mit entsprechender Vorbereitung nimmt die eigentliche Aufrüstung der Anlage mit einem neuen Steuerungssystem nur wenige Tage in Anspruch, an denen die Turbine nicht am Netz ist 02 Mit einem Retrofit lassen sich mit modernen Technologien und innovativen Steuerungs- und Überwachungssystemen weitere Potenziale zur Ertragssteigerung einer Windenergieanlage erschließen in den Schaltschränken der Windenergieanlage im Hinblick auf eine möglichst weitreichende Wiederverwendung prüfen. Weitergehende Fragen, z. B. zur Netzanschaltung, werden geklärt und anschließend der Umbau geplant: „Wir rechnen mit einer durchschnittlichen Projektlaufzeit von etwa einem halben Jahr zur Analyse und zur Konzeption des steuerungsseitigen Retrofits einer Turbine“, sagt Gabriel Schwanzer, Director Business Unit Wind bei Bachmann electronic. „Entsprechend vorbereitet nimmt die eigentliche Aufrüstung der Anlage mit einem neuen Steuerungssystem in Hard- und Software dann nur wenige Tage in Anspruch, an denen die Turbine nicht am Netz ist“, so Gabriel Schwanzer weiter. Gebündeltes Expertenwissen Entscheidend sind der Aufbau und die Implementierung der Turbinensoftware. Diese beinhaltet u. a. die Schnittstellen zu den Turbinenkomponenten, den generellen Ablauf der Turbine und die Regelung der zu erbringenden Leistung. Sie gibt auch Auskunft über den Zustand der Maschinenkomponenten, überwacht und reagiert auf Alarme und Fehlerzustände und sorgt für optimalen Energieertrag. Das Software- Framework Wind Turbine Template (WTT) von Bachmann electronic umfasst die wichtigsten Strukturen und Funktionen der Betriebsführungssteuerung einer Windenergieanlage und sorgt unter Verwendung von Basis-Softwaremodulen für eine rasche konfigurierbare Umsetzung. „In WTT haben wir über 15 Jahre Erfahrung in der Automatisierung, der Regelungstechnik und Betriebsführung von Windenergieanlagen konzentriert“, erklärt Gabriel Schwanzer. Basierend auf den IEC61400-25 Datenstrukturen stellt das Template dem Anwender alle Anlagenkomponenten (Nacelle, Rotor, Converter, Generator, etc.) zur Verfügung. Zudem sind Funktionen für Datenaufzeichnungen, Trends, Windrose, Power-Curve, Login, Fehler und Alarmhandling bereits integriert. Die Strukturen sind dabei so offen gestaltet, dass der Anwender jederzeit eigene Funktionen implementieren oder bestehende abändern kann. Sensor- und Aktor- Schnittstellen werden über einen Konfigurator definiert und können damit ganz flexibel auf die jeweiligen Gegebenheiten der Anlage angepasst werden. Damit werden Zeit und Kosten gespart. Verfügbarkeit weiter erhöhen In der Regel werden Betreiber bei einem Retrofit auch weitere, bislang für ihn nicht nutzbare Funktionalitäten in die Anlage integrieren. Dazu zählen u. a. Condition Monitoring Systeme, welche als präventive Maßnahme immer mehr zum Einsatz kommen. Mit ihnen lassen sich aufkommende Schäden an Windenergieanlagen frühzeitig erkennen und kostenoptimiert beheben. „Hierfür stellen wir eine direkt in die Steuerung integrierte Systemlösung zur Verfügung, bei der die Aufzeichnung, Analyse und Bewertung des Anlagenzustandes parallel zum Steuerungsprogramm ausgeführt wird“, beschreibt Gabriel Schwanzer eines der Highlights des Bachmann M1-Automatisierungssystems. Alternativ gibt es auch eine Retrofit-Version, welche unabhängig von der jeweiligen Steuerungsumgebung entweder als komplette Stand-Alone-Lösung oder als Top-Box-Variante in einem vorhandenen Schaltschrank installiert wird. Offen für die Zukunft „Mit einem transparenten System hat der Betriebsführer alle Trümpfe in der Hand und einen weitestreichenden Investitionsschutz“ so Gabriel Schwanzer. Die Windenergieanlage ist nicht mehr länger eine Black Box, sondern eine produktive Umgebung, die jederzeit eine gezielte Ertragssteuerung zulässt. Und in der Tat: Damit wird ein neues, bislang den meisten Betreibern vorenthaltenes Kapitel ihrer Anlage aufgeschlagen. www.bachmann.info antriebstechnik 1-2/2015 33

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