Um alternde WIndenergieanlagen weiter effizient und damit rentabel zu betreiben, bietet sich ein Retrofit an.

Um alternde WIndenergieanlagen weiter effizient und damit rentabel zu betreiben, bietet sich ein Retrofit an. - Bild: ERG

| von Stefan Weinzierl
Aktualisiert am: 24. Mai. 2019

Nicht nur, dass immer mehr Windenergieanlagen immer mehr veralten - dazu kommt, dass auch die deutsche Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz ausläuft. Beides zusammen gefährdet die Wirtschaftlichkeit unzähliger bestehenden älteren Anlagen. Um zu verhindern, dass an den alten Maschinen immer mehr Defekte auftreten oder sie nicht mehr den gesetzlichen Vorgaben entsprechen, kann ein Retrofit ein Mittel der Wahl sein. Darum hat der Komponentenhersteller SKF eine Reihe von Maßnahmen entwickelt, um die Anlagen auf dem neuesten Stand zu halten.

Das Unternehmen mit Stammitz in Schweinfurt stattet die Hersteller und Betreiber von Windenergieanlagen unter anderem mit Wälzlagern, Schmiersystemen, Dichtungen sowie Zustandsüberwachungs- und Ferndiagnosesystemen für die Moderisierung aus. Außerdem wurden Retrofit-Lösungen für den Aftermarket entwickelt, mit denen sich die Gesamtbetriebskosten spürbar senken lassen.

Offshore-Windkraftanlagen

Aufarbeitung: Retrofit für Wälzlager

Professionell wiederaufgearbeitete Windenergie-Lager sind zwischen 20 und 50 Prozent günstiger als neue.
Professionell wiederaufgearbeitete Windenergie-Lager sind zwischen 20 und 50 Prozent günstiger als neue. - Bild: SKF

Um die Effizienz der Windkraftanlage zu steigern, werden beispielsweise die Wälzlager wieder aufgearbeitet (Remanufacturing). Durch diesen Reparaturservice wird das Lager wieder auf den neusten Stand gebracht und es werden keine neuen Komponenten nötig. Diese relativ schnelle Retrofit-Maßnahme steigert die Verfügbarkeit, während der Aufwand für Reparaturen oder Wartung schrumpft. Außerdem fällt die Wiederaufarbeitung eines Lagers in aller Regel etwa 20 bis 50 Prozent günstiger aus als die Anschaffung eines neuen Lagers, was der Rentabilität der Windkraftanlage entgegenkommt und somit die Wettbewerbsfähigkeit der Betreiber fördert.

"Grüne" Retrofit-Maßnahmen

Neben den ökonomischen Vorzügen hat eine solche Wiederaufarbeitung zugleich - passend für Windenergie - ökologische Vorteile: Da sich in ihrem Rahmen viele Bauteile recyclen lassen, ist sie eine deutlich nachhaltigere Lösung als der komplette Ersatz abgenutzter Komponenten durch fabrikneue und entsprechend teure Hardware. Beispielsweise verbraucht das Remanufacturing eines Lagers nur rund ein Zehntel der Energie, die für die Herstellung eines neuen benötigt wird. Selbstverständlich sind die wiederaufgearbeiteten Lager trotzdem keine „zweite Wahl“, weil sie von den Spezialisten beim Unternehmen genauestens an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden.

Hinzu kommt, dass Demontage, Wiederaufarbeitung und Wiedereinbau einen vergleichsweise flotten „Turnaround“-Prozess darstellen: In vielen Fällen ist das Remanufacturing schneller erledigt als die vollständige Bestellabwicklung für ein neues Lager dauert. So bietet das zirkuläre Wirtschaftsmodell, das der Wiederaufarbeitung zugrunde liegt, eine gute und oftmals schnellere Alternative zum überholten „Wegwerf-Prinzip“.

Optimierung der Schmierung

Die Nachrüstung von automatischen Schmiersystemen amortisiert sich meist sehr schnell, weil sie (manuellen) Schmierungsfehlern sowie ungeplanten Stillständen vorbeugen, die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen erhöhen und die Wartungsintervalle verlängern.
Die Nachrüstung von automatischen Schmiersystemen amortisiert sich meist sehr schnell, weil sie (manuellen) Schmierungsfehlern sowie ungeplanten Stillständen vorbeugen, die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen erhöhen und die Wartungsintervalle verlängern. - Bild: SKF

Zum „Gesamtlebenszyklus-Ansatz“ für Windenergieanlagen gehört für die Schweinfurter nicht nur die Modernisierung der Lager, sondern auch die Optimierung beziehgungsweise Umrüstung der Schmiersysteme – schließlich trägt eine ordnungsgemäße Schmierung maßgeblich zur ordnungsgemäßen Funktion der Wälzlager der WIndkraftanlage bei. Allerdings gestaltet sich die bedarfsgerechte Schmierung mitunter schwierig; insbesondere an entlegenen bzw. schwer zugänglichen Anlagen wie zum Beispiel im Offshore-Bereich: Dort sind manuelle Tätigkeiten oder Reparaturen ebenso aufwendig wie teuer und trotzdem fehleranfällig.

Der Retrofit von Bestand-Anlagen durch die Nachrüstung automatischer Schmiersysteme soll diesen Kostenblock minimieren. Beispielsweise liefern Zentralschmiersysteme den Schmierstoff selbsttätig in der richtigen Menge zur rechten Zeit an die richtige Stelle. Derartige Systeme lassen sich kundenspezifisch auslegen und sind zudem als Komplettlösung für Pitch- und Azimutlager sowie für Hauptwellen- und Generatorlager verfügbar. Auch offene Zahnradanwendungen in der Gondel können damit geschmiert werden. 

So oder so amortisieren sich die automatischen Schmiersysteme nach einem Retrofit meist sehr schnell, weil sie (manuellen) Schmierungsfehlern sowie ungeplanten Stillständen durch Defekte vorbeugen, die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen erhöhen und die Wartungsintervalle verlängern.

Zusätzliche Einsparpotenziale erschließen sie durch ihren effizienten Umgang mit dem Schmierstoff: Eine äußerst präzise Dosierung gemäß der Devise „So wenig wie möglich, aber so viel wie nötig“ lässt sich mit Hilfe der Einstellungen im entsprechenden Pumpensteuergerät leicht realisieren. Unter dem Strich kann im Zuge des Retrofit also auch die Modernisierung der Schmierungstechnik helfen, die Rentabilität einer alternden Windenergieanlage abzusichern.

Video: Minimalmengenschmierung

Retrofit-Lösung für Dichtungen

Abgesehen von den Lagern und Schmiersystemen spielen nicht zuletzt die verbauten Dichtungen eine wichtige Rolle für einen möglichst störungsfreien Betrieb der Windenergieanlagen. Das gilt insbesondere für die Hauptwellendichtungen, die äußere Einflüsse vom Hauptlager und den Komponenten der Getriebe fernhalten und das Austreten von Schmierstoffen verhindern sollen. Eigens zu diesem Zweck wurde die Radialwellendichtringe der HRS-Reihe entwickelt.

Wie mehrjährige Praxiseinsätze in aller Welt gezeigt haben, können diese Dichtungenaufgrund der Optimierung ihrer Geometrie Leckagen und damit nötige Reparaturen an bestehenden Maschinen verringern. Außerdem weisen sie dank der Verwendung eines von SKF selbst entwickelten und produzierten Polyurethan bessere Verschleißeigenschaften auf. 

Zustände überwachen statt kriegen

Um ebenso nervtötenden wie teuren Ausfällen vorzubeugen, bietet sich im Endeffekt auch Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) an. Dafür hat SKF neben der WindCon-Lösung auch eine kompakte Variante im Programm: Das Multilog Online-System IMx-16Plus lässt sich problemlos mit anderen Geräten vernetzen und bietet die Möglichkeit, von einem zentralen Standort aus eine einzelne Maschine oder ganze Anlagen zu überwachen. Das Frühwarnsystem kann im Zuge des Retrofit nachgerüstet werden, schützt vor überraschenden Stillständen und kommt somit letztlich dem Bestreben nach einer möglichst störungsfreien und folglich effizienteren Stromerzeugung der bestehenden Windenergieanlagen sehr entgegen. 

SKF