Digitalisierung der Windenergie: Vorausschauende Wartung für mehr Leistung Wie Predictive Maintenance den Wartungsprozess verschlankt

Wind, Wasser und Sonne - die erneuerbaren Energien sind der Schlüssel zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Die Energiewende basiert auf Innovationen, die Digitalisierung spielt hierbei bei Windkraftanlagen eine immer bedeutendere Rolle. Neue digitale Tools, wie Künstliche Intelligenz und Data Analytics, liefern die dafür notwendigen Performance-Analysen, erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit bei Problemen und optimieren den Wartungsprozess. Dank der Digitalisierung können so auch Windkraftanlagen der ersten Stunde noch über Jahre wirtschaftlich weiterbetrieben werden. Und dazu damit beitragen, die Nachhaltigkeitsziele ihrer Kunden zu erreichen.

Bis 2030 sollen Anlagen für erneuerbare Energien einen enormen Leistungszuwachs erbringen: Denn rund 50.000 Megawatt (MW) müssen bis dahin nach dem Ausstieg aus der Atomenergie und durch das Auslaufen der Kohleverstromung kompensiert werden. Damit die Energiewende gelingt, setzt die Bundesregierung große Hoffnung auf die Windenergie.

Schon heute ist die Windkraft mit deutlichem Abstand zu Photovoltaik, Biogas & Co. der wichtigste erneuerbare Energieträger. Im ersten Halbjahr 2022 stammte mehr als ein Viertel des in Deutschland erzeugten Stroms aus Windenergie, ermittelte das Statistische Bundesamt. Trotz großer Herausforderungen herrscht in der Branche Zuversicht, dass mit den notwendigen gesetzlichen Regelungen ein realer Kapazitätszuwachs von mindestens 5000 MW pro Jahr möglich ist.

Die angestrebten Ziele sollen dabei nicht nur durch den Aufbau zusätzlicher Windkraftanlagen an Land und auf dem Meer („Offshore“) erreicht werden, sondern auch durch Repowering, also dem Ersatz alter Anlagen durch neue leistungsstärkere. Wo Repowering planerisch nicht möglich ist, empfiehlt der Bundesverband WindEnergie den Weiterbetrieb von Anlagen ohne Förderung. Bis Ende 2025 fallen Anlagen mit einer Gesamtleistung von rund 16.000 MW aus der EEG-Vergütung heraus, so der Bundesverband. Sofern ein Vermarktungskonzept für diese Anlagen wirtschaftlich ist, hätte der Weiterbetrieb den Vorteil, dass die Standorte der Windanlagen in der Bevölkerung bereits akzeptiert sind und die Ressourcen durch die Nutzung bestehender Infrastruktur geschont werden. Ist ein Repowering hingegen möglich, könnten diese bereits bestehenden Flächen effizient weitergenutzt werden, während sich die Anzahl der Anlagen selbst verringert.

Von der smarten zur vorausschauenden Wartung

Unabhängig davon, für welches Szenario sich die Betreiber von Windkraftanlagen entscheiden, kommt der Wartung an Land und auf dem Meer künftig eine besondere Bedeutung zu, um zuverlässig Windstrom zu erzeugen. Schon heute werden in der Regel über die verpflichtende wiederkehrende Prüfung (WKP) wesentliche Komponenten und Baugruppen geprüft, um längere Stillstandzeiten zu vermeiden. Eine hohe Transparenz der Wartungsdaten ermöglicht es bereits, die Wartungstätigkeiten zu optimieren. So werden durch „Smart Maintenance“ die Wartungsarbeiten benachbarter Anlagen zusammengelegt und zeitlich so gelegt, dass der Ertragsausfall minimal ist. Die Digitalisierung der Windenergie wird in den nächsten Jahren dabei helfen, die Kosten weiter zu senken, die Leistung zu verbessern und den Betrieb sicherer zu machen. Denn aus der intelligenten Wartung wird im nächsten Schritt eine vorausschauende Wartung – Predictive Maintenance.

Dabei kann die von Lufthansa Industry Solutions entwickelte unabhängige Plattform Windpulse unterstützen. Sie bietet mit ihren Services (Produkte und Dienstleistungen) zukunftsfähige Lösungen für die Erneuerbaren Energien für den On-/Offshore Bereich an – mit Fokus auf Operations&Maintenance (O&M). Als Daten-Plattform bündelt Windpulse das Know-how aus Engineering, Produktion und Informationstechnologie.

Die Betriebsführungslösung der Plattform stellt diese Daten dem Leitstand elektronisch zu Verfügung. Performance-Analysen einzelner Komponenten und Komponentengruppen können per Tablet oder Smartphone durchgeführt werden. Sämtliche Auswertungen werden in der Cloud gespeichert, damit alle Teammitglieder jederzeit auf die Daten zugreifen können. Durch Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen erhält das Team auf Basis von Echtzeit-Daten Handlungsempfehlungen für eine vorausschauende Wartung. Das heißt, die Komponenten können ausgetauscht werden, bevor ein sichtbarer Defekt eintritt.

Die für eine Wartung erforderlichen Datenblätter, Berichte und Arbeitsanweisungen bündelt Windpulse in einer Inspektions-App. Servicetechnikern stehen auf dem Tablet oder dem Smartphone jederzeit die aktuellen Informationen zum jeweiligen Auftrag zur Verfügung. Die durchgeführten Tätigkeiten können sie vor Ort mit dem mobilen Gerät dokumentieren. So erhöht der Einsatz der App nicht nur die Reaktionsgeschwindigkeit bei auftretenden Problemen, sondern verschlankt den Wartungsprozess insgesamt.

Fazit: Digitalisierung verlängert den Lebenszyklus von Windkraftanlagen

Um den Betrieb von Windkraftanlagen und insbesondere den Weiterbetrieb älterer Anlagen in den kommenden Jahren rentabel zu gestalten, müssen Betreiber die Kosten für Wartung, Reparatur und den Wechsel von Großkomponenten optimieren.  Der Einsatz digitaler Technologien ermöglicht Produkt- und Service-Innovationen, wie z.B. die datengestützte Überwachung des Zustandes von Windkraftanlagen. Dadurch können die Anlagenverfügbarkeit erhöht und Stillstandzeiten minimiert werden. Daneben unterstützen Daten-Plattformen wie Windpulse auch die Etablierung von Veränderungskonzepten und den Aufbau von digitalem Know-how, sowie die Veränderung von Organisationsformen ausgerichtet an neuen Geschäftsmodellen, wodurch wiederum die Rentabilität gesteigert und Arbeitsplätze gesichert werden.

Über die Autoren:

Dr. Florian von der Hagen ist Business Director MRO Sustainability Solutions und Sascha Jevremovic Business Development Manager MRO Solutions der Lufthansa Industry Solutions