Ein bodengestütztes Windensystem erleichtert das aufwändige Umrüsten und spart Geld.

Bild: iStock, rasslava

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Tausch von Großkomponenten verkürzen Einsparpotenzial bei der Umrüstung von Windenergieanlagen

26.11.2020

Fällt eine größere Komponente einer Windturbine aus, hat der Betreiber manchmal keine andere Wahl: Er muss das betroffene Bauteil ersetzen lassen. Ein Servicedienstleister hat für den Tausch von Großkomponenten ein neues bodengestütztes Windensystem entwickelt, mit dem Kosten im fünf- bis sechsstelligen Eurobereich eingespart werden können.

Einer der größten Kostentreiber in Windturbinen sind kaputt gegangene Großkomponenten. Damit verbunden ist häufig ein erheblicher organisatorischer und finanzieller Aufwand – nicht nur für das Ersatzteil selbst, sondern auch für die Bereitstellung der für den Tausch notwendigen Logistik und Infrastruktur. Letztendlich schlagen auch die auf den Anlagenstillstand zurückzuführenden Ertragsverluste erheblich zu Buche. Dem hat sich der Servicedienstleister GFW, eine Tochtergesellschaft der Deutschen Windtechnik angenommen und ein bodengestütztes Windensystem (kurz: BGWS) entwickelt.

Der Clou hinter dem BGWS findet sich im intelligenten Zusammenspiel von Zug- und Gewichtmechanismen, die die Mobilisierung großer Krane und die damit einhergehende Anpassung lokaler Infrastruktur überflüssig machen. Im Kern besteht der Aufbau des BGWS aus Lastwinden, Supportwinden, Tragrahmen, Kontergewichten sowie einem Steuerungssystem. Nach sicherer Installation des Tragrahmens auf geeignetem Untergrund werden die Lastenseile an die Nabe der WEA gezogen und, je nach Art der Großkomponente, Klemm- Umlenkungs- oder Transportvorrichtungen montiert. Bei der erstmaligen Durchführung wurden konkret zwei Klemmtraversen am Rotorblatt fixiert und die Blattlagerbefestigung vom Rotor gelöst. Das Rotorblatt ist anschließend abgesenkt und sicher auf einer vorgesehenen Blattstütze außerhalb des Gefahrenbereichs abgelegt worden. Ein entscheidender Vorteil des Vorgehens: Durch die freie Aufstellung am Boden, ohne sonstige Verbindung an die WEA, lassen sich die Rotorblätter in maßgenauem Anstellwinkel der Blätter von der Rotornabe demontieren. Dadurch, dass die Winden während des Tauschvorgangs des Blattlagers nicht verändert werden, verbleiben die Lasteinleitungspunkte und der Montagewinkel identisch und eine Remontage kann unverzüglich erfolgen.

Gerätschaften und Ausrüstung

Hier schlägt bei der konventionellen Methode insbesondere die Notwendigkeit eines Großkranes zu Buche. Bei Serviceeinsätzen an WEA mit Nabenhöhen von bis zu 150 und Blattlängen von bis zu 60 Metern kommen in der Regel 1.000- bis 1.500-Tonnen-Kräne zum Einsatz. Für die Mobilisierung inklusive Schwertransport, Gestelle und qualifiziertes Personal sowie für Auf- und Abbau fallen einmalig bereits 80.000 bis 100.000 Euro an. Hinzu kommen Einsatztage vor Ort, die mit etwa 8.000 bis 12.000 Euro beziffert werden können. Der Betreiber kann hier bereits Aufwendungen für An- und Abfahrt, sowie Auf- und Abbau des Kranes, sowie die Einsatzkosten von über 100.000 Euro vermeiden.

Einhergehend mit der Bereitstellung des herkömmlichen Großkrans ginge auch die Schaffung einer örtlichen Infrastruktur. Der platzsparende Aufbau des BGWS erfordert lediglich eine ebene, anlagennahe Stellfläche von etwa 8x8 Metern. Das vormontierte BGWS wird mittels EU-genormtem Sattelzug verfrachtet.

Ein häufig vernachlässigter Posten in Budgetkalkulationen sind Personalkosten. Unter diesen Kostenblock fallen insbesondere Personalstunden für die Recherche eines Großkrans und die aufwendige bürokratische Abwicklung. Auch der Fakt, dass Großkräne nicht immer verfügbar sind, bindet Personalkosten. Die Höhe hängt hier vom individuellen Projekt und den individuellen Stundenlöhnen ab. Durch die Eigen­entwicklung ist das BGWS jederzeit verfügbar und kann umgehend demobilisiert werden.

Jeder Tag stillstand der betroffenen WEA bedeutet einen hohen Ertragsausfall für den Betreiber. Insbesondere im akuten Schadensfall ist die schnelle Verfügbarkeit des BGWS ein Trumpf. Da das BGWS auch bei kritischen Windbedingungen von bis zu 12m/s anwendbar ist, können die Ausfallzeiten mit dem Einsatz des BGWS auch bei höheren Windgeschwindigkeiten erheblich verkürzt werden. Jeder Stillstandtag bedeuten für den Betreiber entgangene Produktionserträge von ungefähr 5.000 Euro. In diesem Fall gilt ganz Besonders: Zeit ist Geld.

Interessant ist die Vergleichskalkulation der ersten durchgeführten Projekte mittels BGWS in der ersten Jahreshälfte 2020. Jürgen Fuhrländer dazu: „Natürlich sind die potenziellen Kunden zunächst skeptisch, ob die Einsparungen wirklich so einschneidend sind. Auch wir wollten wissen, ob wir die Kalkulation korrekt angesetzt haben. Daher haben wir ein Vergleichsbudget aufgestellt, welche die Reparatur mittels herkömmlichem Großkran berücksichtigt. So können wir schwarz auf weiß belegen an welchen Stellen welche Summe eingespart wurde.“

An Sicherheit wird nicht gespart

Trotz aller insbesondere finanziellen Vorteile hat die Sicherheit des Personals und der WEA-Komponenten für Jürgen Fuhrländer oberste Priorität. Der Einsatz des eigenentwickelten BGWS bedarf tiefgehender Kenntnisse über statische und dynamische Bedingungen, sowie vollstes Vertrauen in die Handlungen der mitwirkenden Kollegen. So sind die Führung der BGWS-Steuerung und die Bestimmung über Anschlags- und Zugpunkte ausschließlich dem dafür ausgebildeten Spezialistenteam vorbehalten. Diese sind es auch, die keinen Schritt im Prozess dem Zufall überlassen und folglich die technischen Angaben des betroffenen Bauteils prüfen – wenn notwendig auch korrigieren. Durch den Verbleib der Lasteinleitungspunkte wird die Komponente zudem wieder zurück an die Nabe der WEA verbracht, ohne dass Materialschäden drohen.

Das BGWS bietet ist jedoch nicht ausschließlich auf den Tausch von Blattlagern beschränkt. Nach demselben Prinzip sind in jüngster Vergangenheit auch Generator erfolgreich getauscht worden. Die Einsetzbarkeit für weitere Arbeiten auf die jeweilige Komponente ist durch die gezielte Anpassung des Systems grundsätzlich möglich. Das Bodengestützte Windensystem der GFW/Deutsche Windtechnik befindet sich im Patentierverfahren.

Bildergalerie

  • Das BGWS-Tragrahmen ist durch Vormontierung sofort einsetzbar.

    Bild: Deutsche Windtechnik

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