Baukasten bis zum kleinsten Teil

Spezial

Windenergie - Immer mehr Hersteller gehen dazu über, ihre Anlagen modular zu gestalten. So können Komponenten schnell und einfach ausgetauscht werden.

03. August 2010

Hohe Verfügbarkeit durch geringe Stillstandszeiten ist ein Muss für jede Windenergieanlage (WEA). Viele Hersteller achten bei der Entwicklung ihrer Produkte darauf, diese zu optimieren.

Dennoch müssen zur Wartung oder im Fehlerfall Komponenten ausgetauscht werden. Modularität ermöglicht hier, den Ablauf zu verbessern und Kosten zu sparen.

»Einzelne Hersteller setzten von Beginn an auf die modulare Bauweise. Diese sind vor allem in Deutschland zu finden«, erzählt Carsten Edler von der Harting Technologiegruppe. Harting entwickelt Verbindungs- und Netzwerktechnik für die Windenergie. »Andere europäische Hersteller folgen mittlerweile diesem Trend.«

Durch Modularität können Komponenten schnell und einfach ausgewechselt werden, erklärt Edler den Grund der Entwicklung. Mit Hilfe von ›Plug and Play‹ spare man unter anderem den Einsatz von teurem Fachpersonal. »Bei der Installation erlaubt eine modulare Bauweise außerdem, die Errichtungszeit entsprechend zu verkürzen«, führt er aus.

Das Baukastenprinzip kommt in vielen Bereichen der Anlage zum Einsatz. Ein Beispiel ist die Installation der Gondel auf dem Turm. Die vorkonfektionierten Leitungen müssen nur noch zusammengesteckt werden. Die Modularität ist auch bei den einzelnen Komponenten, wie Schleifring, Pitch-Control-System, Beleuchtungsanlage oder einzelnen Sensoren vertreten. »Bei einigen Herstellern ist dieses Konzept schon bis zur kleinsten Leuchte oder zum kleinsten Sensor vorgedrungen«, so Edler.

Geringer Eingriff

Bei elektrischen Schleifringen zeigen sich laut Edler die Vorteile einer Modulbauweise besonders gut. Schleifringe gehören zu den wartungsintensiven Komponenten einer Windenergieanlage und bilden die Schnittstelle zwischen der Nabe (rotierend) und der Gondel (statisch). Sie dienen zur Übertragung von Leistungs- und Steuersignalen zwischen Stator und Rotor.

»Die Verwendung elektrischer Steckverbinder entspricht beim Austausch von Schleifringen einer Interfacedefinition, die für Tests, Konfiguration und für Installationsarbeiten im Feld eine Plug-and-Play-Funktionalität eröffnet«, erläutert Edler. »Durch unsere Steckkupplung vereinfacht sich der Austausch der Schleifringkörper, es reduzieren sich Stillstandszeiten und Personaleinsatz.«

Bei Wartungsarbeiten kann der Schleifringkörper dabei ohne Demontage von Verbindungsleitungen und ohne Eingriff in das Pitch-Control-System getauscht werden. Während des Kupplungsvorgangs erfolgt die Führung über zwei Edelstahlbolzen in zwei Messingbuchsen. Danach übernehmen schwimmend gelagerte Han-Andockrahmen und Han-Modular-Gelenkrahmen die Ausrichtung der elektrischen Kontakte.

Auch die elektrische Verbindungsstelle des Schleifringkörpers, die Signale zur Steuerung des Pitch-Control-Systems in die Nabe überträgt, basiert auf Han-Modular-Kontakteinsätzen. Die Baureihe Han-Modular ist ein frei zusammenstellbares Steckersystem. Das ermöglicht dem Anwender, die Gehäusebelegung selbst zu konfigurieren.

Das Pitch-Control-System stellt für jede Windgeschwindigkeit einen optimalen Anstellwinkel sicher und ist gleichzeitig das primäre Bremssystem einer WEA.

Zu der Gesamt-Ersparnis durch das modulare Konzept lasse sich allerdings eine generelle Aussage nur sehr schwer treffen, so Edler. »Es gibt zwei unterschiedliche Betrachtungsweisen. Dies sind zum einen die Vorteile, die ich bei der Installation habe und zum anderen die Vorteile bei einem Störfall, die man durch schnelles und einfaches Austauschen der defekten Komponenten erhält.« Bei der Installation habe man sehr hohe Kosten durch Personal und spezielle Maschinen. »Durch das Plug- and-Play-Verfahren werden diese Kosten gesenkt.«

Kosten ganzheitlich

Die Modularität ist gerade bei Offshore-Windparks wichtig, da hier hohe Kosten nicht nur durch Stillstandszeiten entstehen, sondern auch durch Einsatz von Personal sowie das Erreichen der Standorte.

Auch sind Reparaturen in den Höhen einer Windenergieanlage kostenintensiv. Je größer die Anlage ist, desto höher sind die Kosten eines Ausfalls bei guten Windverhältnissen. »Auf den ersten Blick ist die Anlage etwas teurer beim Materialeinsatz. Mit einer ganzheitlichen Betrachtungsweise werden aber erhebliche Kosteneinsparungen erzielt.«

Die Herausforderung bei der Umsetzung einer modularen Lösung liege in der etwas genaueren Planung und Koordination entlang der Wertschöpfungskette. Die Zusammenarbeit mit Herstellern sei dabei sehr unterschiedlich. »Bei Unternehmen mit einer hohen Fertigungstiefe sind unsere Ansprechpartner oft an zentralen Orten gebündelt. Andre Unternehmen dagegen besitzen viele Komponentenlieferanten für die unterschiedlichen Bereiche in einer WEA.« Hier müsse man als Systemlieferant in den Schnittstellen mit allen Herstellern der Wertschöpfungskette zusammen- arbeiten. Diese können in anderen Ländern entwickeln oder produzieren. »Das erhöht den Aufwand der Betreuung um ein Vielfaches.«

Erschienen in Ausgabe: 06/2010