Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

LBM2 - Load Based Monitoring & Maintenance

Forschungsziel ist die Entwicklung eines kostengünstigen und leicht zu bedienenden Überwachungssystems für Windenergieanlagen (WEA) mittels zweier softwarebasierter Module, um den Betrieb und die Instandhaltungsplanung des gesamten Windparks (WP) zu optimieren.

Am Triebstrang von acht WEA werden kostengünstige Sensoren installiert, welche die mechanische Belastung für ein Jahr messen (AP1, AP2, AP3). Zusammen mit Daten des Condition-Monitoring-Systems und der SCADA-Daten, werden Berechnungsmodelle zur Zustandsüberwachung entwickelt, welche das erste Softwaremodul bilden (AP4). Die Modelle beschreiben den Zusammenhang zwischen globalen Betriebsgrößen und der lokalen Beanspruchung einzelner Komponenten. Es werden Abnutzungen ermittelt und Restlebensdauern abgeschätzt, welche in die Instandhaltungsplanung einfließen. Das zweite Modul entspricht einem Simulationsmodell für Instandhaltungsprozesse (AP5 & AP6). Durch Einbeziehung peripherer Daten wird der kostenoptimale Instandhaltungszeitpunkt auf Basis bewerteter und zuvor definierter Entscheidungsalternativen berechnet.

Im Projekt werden drei zentrale Ergebnisse angestrebt:

1) Zustandsüberwachungssystem für WEA-Triebsträngen zur lastgerechten Betriebsführung und

prädiktiven Instandhaltung

2) Simulationsmodul zur Bestimmung des optimalen Instandhaltungszeitpunktes im WP

3) Softwarebasierter Demonstrator zur Verknüpfung und Veranschaulichung der Ergebnisse der

Berechnungsmodelle

Nutzen für KMU

Der Großteil der WEA in Deutschland wird von kleinen und mittleren Unternehmen betrieben. In den nächsten Jahren werden Subventionen für Strom aus WEA sukzessiv reduziert werden. Neben technisch effizienteren Anlagen muss folglich auch der Betrieb der Anlage noch effizienter gestaltet werden. Durch eine wettbewerbsfähige Stromerzeugung mit WEA lassen sich somit nicht nur politische Ziele zur Förderung der erneuerbaren Energien erreichen, sondern auch kleinere und mittlere Unternehmen stärken

Ergebniszusammenfassung:

Das Forschungsprojekt LBM² leistet einen wertvollen Beitrag hinsichtlich der Erforschung und Erprobung kostengünstiger Lastsensorik für Onshore-Windenergieanlagen. Zunächst wurde im Projekt gemeinsam mit den PBA-Mitgliedern bzw. dem WEA-Betreiber eine Lastsensorik spezifiziert und ausgelegt, die zahlreichen praktischen Anforderungen genügt, insbesondere im Hinblick auf den Beschaffungspreis und die Möglichkeit zur Nachrüstung (Retro-Fitting) an bestehenden WEA. Im Zuge der Installation und Erprobung der Lastsensorik konnten wertvolle Erkenntnisse zu limitierenden Faktoren im Bauraum einer WEA, zu der Anbindung an bestehende Systeme im Windpark sowie zur kontinuierlichen, langfristigen Aufrechterhaltung der Datenanbindung und -qualität gewonnen werden. In diesem Zuge wurden auch die aktuellen Grenzen eines solchen Vorhabens, speziell eine langfristige, unterbrechungsfreie Datenanbindung abgesteckt, sodass zukünftige Projekte zum Retro-Fitting schneller und effizienter als bisher durchgeführt werden können. Auf Basis der erzeugten Lastdaten konnten weiterhin Simulationsmodelle zur Ermittlung von Restlebensdauern erzeugt bzw. präzisiert werden. Damit wird ein wertvoller Beitrag zum immer besseren, praxisfähigen Einsatz von prädiktiven Instandhaltungsstrategien geleistet. Durch die Übertragung dieser Forschungsergebnisse in einen Softwaredemonstrator konnte eine direkte Verbindung zwischen Forschung und industrieller Anwendung in der Instandhaltung von WEA hergestellt werden. Das Projekt liefert einen Vorschlag zur einfachen Benutzerführung für WEA-Betreiber und Instandhaltungsplaner, die sich in Ihrem täglichen Geschäft mit dem Abnutzungszustand der WEA auseinandersetzen müssen und auf einfach verständliche, sowie sichere Zustandsdaten angewiesen sind. Weiterhin zeigt das Projekt die Möglichkeiten, basierend auf Restlebensdauern einzelner WEA im Park, eine gesamtheitlich wirtschaftliche IH-Strategie für einen ganzen Windpark bzw. eine Region umzusetzen.