Mit strategischer Instandhaltung zum Offshore-Erfolg

CMS erlaubt Windparkeigentümern eine wissensbasierte Instandhaltungsstrategie zu implementieren - eine umfassende Kombination aus reaktiver, präventiver und prädiktiver Instandhaltung. Die reaktive Instandhaltung wartet, auf einen Defekt, erst danach erfolgt ein Austausch. Präventive Instandhaltung misst, basierend auf historischen Daten, die zeitlichen Intervalle zwischen Reparaturen. Prädiktive Instandhaltung verwendet Echtzeit-Daten, um Fehler zu erkennen, bevor diese passieren.

Wie die drei Vorgehensweisen am besten kombiniert werden, hängt vom betroffenen Teil und der Gefährlichkeit des Fehlers ab.  Es bedarf einer fortlaufenden Erfassung und Analyse großer Mengen relevanter Daten. Erfasst werden diese mittels spezieller CMS-Hardware. Um daraus nützliches Wissen zu erhalten, müssen die Daten allerdings an einem Ort gespeichert werden, der für eine Analyse geeignet ist. Erst die Analyse der Rohdaten macht nämlich aus den Informationen das Wissen, auf dem die prädiktive Instandhaltung basiert.

Die Erfassung von CMS-Daten in der Windkraft erfolgt über internetfähige Messsysteme mit einem zirkulären Wartungsprozess. Zu Beginn des Prozesses wird eine Basislinie definiert. Die CMS-Daten werden in regelmäßigen Abständen erfasst und auf Abweichungen von dieser Basislinie überprüft. Sollten Veränderungen oder Alarme auftreten, können entsprechende Instandhaltungsmaßnahmen geplant und durchgeführt werden. Der letzte Schritt besteht darin, nach den Wartungsmaßnahmen, die Basislinie wieder neu zu definieren.

Aufgrund von Zugriffsrestriktionen, sind die Reparaturkosten einer Windturbine oft extrem hoch. Handelt es sich um Offshore-Windkraftanlagen, wird es sogar noch teurer. Die Instandhaltung solcher Anlagen erfordert zum einen eine komplexe Logistik, um Zugriff auf die Turbine zu haben, zum anderen sichere Wetterverhältnisse für den Offshore-Transfer vom Instandhaltungsteam.

Um die Kosten zu senken, müssen Windanlageneigentümer ihre Wartungsmaßnahmen planen und kombinieren können. Frühzeitige Erkennung eines entstehenden Fehlers durch intelligentes Condition Monitoring ist somit die Lösung. Warnzeichen werden durch eine Kombination aus IoT-fähiger Hardware und einer Cloud-basierten Software vorzeitig visualisiert.

Geht es um die Hardware, sammeln verschiedene Sensoren Daten, welche dann auf einem lokalen CMS-Edge-Gerät gespeichert werden. Hier wird eine Nachbearbeitung durchgeführt, bevor die Daten dann in die Cloud übertragen werden. Dieser integrierte Zugang stellt sicher, dass die Datenerfassung vollständig synchronisiert ist und nicht mehrere Verbindungen erforderlich sind. So werden nicht nur Engpässe im Datenübertragungsprozess beseitigt, sondern auch die Cybersicherheit verbessert. Die Übertragung der Daten über eine sichere Verbindung im Gegensatz zu einer Vielzahl von einzelnen Systemen bietet Turbinenbesitzern also eine sicherere Alternative.

Sobald die Edge-Geräte Daten an den Cloud-Server übermittelt haben, können diese von der CMS-Überwachungssoftware weiterverarbeitet werden. Analysten verwenden dann diese Daten, um Trends und Anomalien festzustellen und die Instandhaltungsteams über benötigte Handlungen zu informieren. Die Ergebnisse werden auf dem Cloud-Server geteilt, sodass sie von jedem autorisierten Gerät aus online verfügbar sind. Wartungsteams können so Reparaturen besser planen, einschließlich der Bestellung der richtigen Teile und der Festlegung eines optimierten Zeitplans.

Der Einsatz von IoT-Messgeräten zusammen mit cloudbasierten Analysen bietet mehrere Vorteile. Erstens werden alle steuerungsrelevanten CMS-Daten lokal mit dem Turbinensteuerungssystem geteilt, wodurch die Anwendung der gesammelten Daten optimiert wird. Zweitens bleibt der IT-Overhead aufgrund weniger Verbindungen und weniger externer Daten gering.

Neben der verbesserten Sicherheit im Internet stehen alle Daten an einem Ort zur Verfügung. Dies bietet einen ganzheitlichen Überblick, nicht nur über die Leistung einzelner Turbinen, sondern auch über die Leistung jeder Turbine der gesamten Flotte. Die Ergebnisse sind überall und jederzeit verfügbar und verbessern so die Kommunikation zwischen Analysten und Wartungsteams. Cloudbasierte Systeme erlauben Anlageneigentümern endlich spezielle Aufgaben wie die Schwingungsanalyse an externe Experten zu übergeben.

Viele Windparkeigentümer entscheiden sich für die Auslagerung der CMS-Prozesse aufgrund von Vorteilen bei der Datenanalyse. Über zertifizierte Condition Monitoring Zentren stehen rund um die Uhr engagierte Teams geschulter Spezialisten zur Verfügung. Mit einer ständig wachsenden Datenbank aus vielen verbundenen Windenergieanlagen können diese Spezialisten schneller und genauer fundierte Kenntnisse ableiten als einzelne Parkbesitzer, welche nur die Leistung und den Zustand einzelner Turbinen untersuchen können.

Mit anderen Worten, Turbinenfehler werden früher erkannt und können so behoben werden, bevor sie sich auswirken und erhebliche Schäden verursachen. Durch die Zusammenarbeit mit externen Experten erhalten Parkbesitzer zum einen mehr Unabhängigkeit von OEMs, zum anderen können sich die Standortteams so besser auf die Stromerzeugung und die Anlagenwartung konzentrieren.

Um mit dem Condition Monitoring beginnen zu können, müssen Besitzer von Windenergieanlagen zunächst mögliche Fehler oder Fehlermodi und deren Auswirkungen auf die Lebensdauer der Anlage definieren. Anschließend kann die intelligente CMS-Hardware installiert werden, um diese Fehlermodi gezielt zu überwachen und relevante Daten für den Cloud-Server bereitzustellen. Die eigentliche Überwachung und Analyse kann dann an spezialisierte Drittanbieter ausgelagert werden.

Das Condition Monitoring ist ein sich ständig weiterentwickelnder Prozess. Die Vorhersagegenauigkeit nimmt zu, je mehr Wissen gesammelt wird. Wachsende Offshore-Windparks und schwimmende Windkraftanlagen bieten eine Welt ungenutzter Daten, welche die Wartungsstrategien weiter verbessern, genauere Vorhersagen liefern und dazu beitragen, die Lebensdauer von Windkraftanlagen zu verlängern.