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Einsparungspotenziale

Intelligente Condition-Monitoring-Strategien und ihre Bedeutung für die Verfügbarkeitsprognose.

Auf den ersten Blick erscheint die Steigerung der technischen Verfügbarkeit von Windenergieanlagen um durchschnittlich 1,3 % nach der Installation von Condition-Monitoring-Systemen nicht besonders spektakulär.

Worum geht es also? Eine frühzeitige Erkennung von Verhaltensunregelmäßigkeiten einzelner Komponenten – nur möglich durch den Einsatz eines intelligent konfigurierten CMS – öffnet zeitliche Handlungsspielräume. Reparaturbedingte Stillstände sind dann planbar. Folglich zeigt der »Zoom« auf eine einzige WEA mit verschleißbedingtem Ausfall einer der Schlüsselkomponenten, wie beispielsweise einem Getriebe durchaus beeindruckende Werte, denn der Kostenunterschied zwischen geplantem Reparaturtermin und plötzlichem Ausfall beträgt nachweislich ca. 30 %.

Bedenkt man zudem, dass die Gesamtleistung aller Windparks in Deutschland derzeit gut 38 MW beträgt (Quelle: BWE, 31. Dezember 2014), so entsprechen 1,3 Prozent einem Leistungspotenzial von immerhin etwa 500.000 W.

Einsparung von 30 Mio. Euro seit 2005

 

WEA der neuesten Generation zeigen durchaus hohe Verfügbarkeiten von bis zu 98% auf. Gleichzeitig aber stürzen die Verfügbarkeitwerte und damit die Ertragskurven einzelner Anlagen durch ungeplante Ausfälle steil ab.

Statistisch ist etwa jede zehnte Anlage von einem relevanten Schaden betroffen. Das geht aus den Detektions-Protokollen der Bachmann Monitoring hervor.

Jahr Überwachte WEA Getriebe Generator Haupt­lager div. Schäden gesamt in %
2006 196 10 7 - 1 19 9,69
2007 263 25 4 - 3 39 14,83
2008 419 21 11 3 3 45 10,74
2009 608 29 28 3 3 78 12,83
2010 699 31 22 6 7 74 10,59
2011 889 37 21 5 5 74 8,32
2012 979 40 32 6 18 103 10,52
2013 1.044 36 21 3 7 74 7,09
2014

Interne Berechnungen lassen den Schluss zu, dass die Kostenersparnis aufgrund des strategischen Einsatzes eines CMS der Bachmann Monitoring seit 2005 mehr als 30 Mio. Euro beträgt.

Dahinter steht vor allem der geplante Stillstand für den verschleißbedingten Austausch kostenintensiver Schlüsselkomponenten wie beispielsweise Getriebe, Generatoren oder Antriebsstränge.

Zum Beispiel: Ersparnis durch geplante Stillstände

Zum Beispiel: Ersparnis durch geplante Stillstände

Ertragsorientierte Planung und Realisierung reparatur­bedingter Stillstände

Das Bachmann CMS-Konzept setzt auf frühzeitige Erkennung von sich anbahnenden Störungen oder Defekten. Lange bevor eine Beeinträchtigung des Betriebes eintritt oder ein akuter reparaturbedinger Anlagenstillstand notwendig wird, können Maßnahmen eingeleitet werden, welche die Verfügbarkeit auf möglichst hohem Niveau halten. Es geht also darum, bereits kleinste Unregelmäßigkeiten zu detektieren und die richtigen Schlussfolgerungen zu ziehen.

Das Video vergleicht die Effizienz- und Verfügbarkeitsvorteile einer CMS-überwachten Windenergieanlage im Schadensfall mit den Folgen eines Schadens an einer Windenergieanlage ohne CMS:


Geplante Reparatureinsätze: geringstmögliche Betriebsunterrechung / höchstmögliche Effizienz

  • Nach der Detektion – beispielsweise eines sich anbahnenden Getriebeschadens – wird der voraussichtliche Verschleißverlauf abgeleitet und ein realistischer Termin für den Getriebeaustausch ermittelt.
  • Die Lieferung des Ersatzteils, der Einsatz der Montage-Spezialisten und deren unterstützende Technik werden verbindlich koordiniert und terminiert. So kann der Einsatz punktgenau und bei geringster Stillstandszeit erfolgen.
  • Bis zum Reparatur-Termin wird die betroffene WEA weiterhin Strom erzeugen und liefern. Damit kein vorzeitiger Ausfall zu einem ungeplanten Stillstand führt, wird die Drehzahl der Anlage gegebenenfalls auf einen »sicheren Wert« gedrosselt, welcher das Getriebe schont.


Die zentrale Voraussetzung für effizienzorientiert geplante Reparatureinsätze ist die Detektion von Unregelmäßigkeiten oder Beschädigungen im frühesten Stadium – idealerweise unmittelbar zum Zeitpunkt des Entstehens. Das ist in der Regel nur über eine qualifizierte kontinuierliche Online-Überwachung (Remote Monitoring) aller relevanten WEA-Komponenten möglich.

Fundiertes Praxiswissen der Monitoring-Fachkräfte, Erfahrung in der informativ vernetzten Bewertung von Schadens-Signalisierungen und -Amplituden sowie die qualifizierte Anwendung entsprechender Handlungsroutinen gewährleisten Sicherheit und Wirtschaftlichkeit aller Planungs- und Prozessschritte.

Der Komplex Wartung, Instandhaltung, Reparatur verbinden sich zur höchsten Betriebskostenposition von Windenergeanlagen

 

Die Wartungskosten für Windenergieanlagen der Megawatt-Klasse haben sich bei durchschnittlich 10 bis 12 Prozent eines Jahresumsatzes eingependelt. Das gilt allerdings nur für die ersten 15 Betriebsjahre. Ab diesem Zeitpunkt, so zeigen die Untersuchungen, steigt der Aufwand für Wartung, Instandhaltung und Reparatur aufgrund der dann vermehrt eintretenden Verschleißfälle deutlich an. Auf die 20-jährige Betriebszeit umgerechnet, können so durchschnittlich durchaus bis zu 15 Prozent des Jahresumsatzes einer WEA für Wartung, Instandhaltung, Reparatur und Versicherung angesetzt werden – Ertragseinbußen durch Stillstandszeiten nicht eingerechnet.

Damit ist die Erhaltung der Verfügbarkeit die größte Betriebskostenposition – bis zu doppelt so hoch wie die Aufwendungen für die kaufmännische / technische Betriebsführung sowie Pachtzahlungen.

Gleichzeitig erschließen sich im Komplex »Wartung, Instandhaltung und Reparatur« die größten Einsparungspotenziale für den laufenden Betrieb.

CMS-Referenz: 50 Anlagentypen von 23 Herstellern

CMS-Referenz: 50 Anlagentypen von 23 Herstellern

Bachmann 2015: CMS-Erfahrung mit über 50 WEA-Typen, 2.970 Systemen im Remote-Monitoring. Ihr Vorteil.

Die Tabelle führt jene WEA-Typen auf, die bereits mit einem Online Condition Monitoring System ausgerüstet wurden. In die Online-Überwachung der Bachmann Monitoring GmbH sind derzeit rund 50 unterschiedliche Anlagentypen von 23 verschiedenen Herstellern aufgenommen. Die Leistungen der ausgerüsteten WEA umfassen das Spektrum von 600 kW bis 5 MW.

Kontinuierlich fließen die neuesten Erkenntnisse über das Verhalten der Anlagenkomponenten in die Dokumentationen ein. Jeder Anlagentyp zeigt dabei ein eigenes Fehler- und Fehlerfrequenzprofil. Die statistisch angelegten Verhaltens-Profile liefern eine aussagefähige Basis für die Gewichtung, Bewertung und Einordnung von Fehlerdetektionen des CMS.

Unter anderem daraus resultiert jene enorm hohe Diagnosesicherheit, die das Remote-Monitoring-Team der Bachmann Monitoring auszeichnet – nicht zuletzt zum messbaren Vorteil der Auftraggeber.

Anlagentypen mit Bachmann-CMS

Hersteller Typen
AN BONUS 1 MW; 1.3 MW/62
AREVA Wind GmbH M5000, M5000-135 (Prototyp)
Baoding Tianwei (CN) 1.5 MW (Prototyp)
DeWind D4, D6
e.n.o. energy e.n.o.82, e.n.o.92
Fuhrländer (FWT/ W2E) FL MD70, FL MD77, FL 1000, FL2500, FL 3000 (bestellt)
Gamesa G80, G83, G87, G90
GE Wind (Tacke/ Enron) TW 600, TW 1.5s, GE 1.5 sl, GE 1.5 sle, GE 1.5 ess, GE 2.5 xl
Goldwind (CN) 1.5 MW PMDD
GUP (CN) 3 MW (Prototyp)
Kenersys K82, K100E, K110, K120 (Prototyp)
Mitsubishi MWT1000A
NEG Micon M1500-600, M1800-600 kW, NM1000-60, NM1500-64, NM72; NM82; NM52/900
Nordex / Südwind N43, N52, N54, N60, N62, N77, N80, N82, N90, N100, N117, S70, S77, S46
Senvion (ehem. REpower) MD70, MD77, MM82, MM92, R48/600, J43/600, 3.4M aus der XM-Reihe
Siemens SW-T1.3, SWT-2.0, SWT-3.6
Südwind S46
Vestas V47, V52, V66 1.66 MW, V66 1.65 MW, V80, V82, V90, V112
Wind World WW 750
Zephyros Z72