Gute Antworten auf vielfältige Probleme: Effizientes Ersatzteilmanagement dank Retrofits und Innovation für die Rotorblattinspektion

Markenübergreifende Serviceanbieter für Windenergieanlagen (WEA) wie Availon müssen sich den aktuellen Herausforderungen in der Windenergie stellen und damit auch Antworten auf Fragen haben, die Anlagenbetreiber derzeit besonders beschäftigen. Dies gilt insbesondere für WEA-Schlüsselkomponenten, deren Beschaffung im Markt zunehmend problematischer wird. Darüber hinaus stehen auch immer wieder Entwicklungen neuer zeit- sowie kosteneffizienter Inspektionsverfahren im Fokus.

Betreiber von WEA stehen vermehrt vor dem Problem, dass gewisse Schlüsselkomponenten für ihre Anlagen im Markt nur noch mit großen Anstrengungen zu bekommen sind oder überhaupt nicht mehr zur Verfügung stehen.

Verantwortung übernehmen

„Müssen solche Komponenten bei einem Defekt oder Totalausfall ausgetauscht werden, wendet man sich zumeist an uns“, meint Ingo Völkerink, Electrical Engineer bei Availon. Er sieht Availon im Hinblick auf ein effizientes Ersatzteilmanagement in einer ganz besonderen Verantwortung: „Hier müssen wir stets ein kompetenter Ansprechpartner für Betreiber sein und mitunter in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit weiteren Spezialisten auch neue Lösungen entwickeln.“

Bediengerät für 1,5 MW-Anlagen

Jüngstes Beispiel hierfür ist das Bediengerät OT 115 für GE 1,5-Anlagen, das auf Anregung von Availon gemeinsam mit der Firma Bachmann electronic konzipiert und aktuell in den Markt

Das OT 115 wird in die bestehende Öffnung der Schaltschranktür montiert und übernimmt die Aufgaben des alten Bediengerätes.

eingeführt wurde. Über ein solches Bediengerät wird eine Anlage vom Maschinenhaus aus angesteuert, sodass sich z.B. im Zuge von Serviceeinsätzen die Rotorblätter oder das Yaw-System manuell verfahren lassen. Allerdings sind für die komplette Baureihe der GE 1.5 keine Bediengeräte mehr erhältlich. Daher hat sich Availon entschlossen, gemeinsam mit Bachmann ein Retrofit als Alternative zu entwickeln.

Reibungsloser Einbau durch Retrofit-Paket

Mitte Januar diesen Jahres wurde der Prototyp des OT 115 erstmals in einer 1,5 MW-Anlage verbaut, wobei man das Bediengerät mithilfe des eigens entwickelten Retrofit-Pakets in die bereits bestehende Öffnung der Schaltschranktür installierte. „Für den Einbau haben wir knapp eine Stunde benötigt, dann war das neue Gerät einsatzbereit“, so Ingo Völkerink.

Verfügbarkeit kompatibler Ersatzteile erhöhen

Als OEM-Alternative oder für Teile, die nicht mehr oder nur noch sehr schlecht verfügbar sind, bietet Availon eine Reihe weiterer Retrofits für WEA. „Hiermit wollen wir sicher stellen, dass für WEA, die ja für eine Betriebsdauer von rund 20 Jahren ausgelegt sind, auch weiterhin kompatible Ersatzteile verfügbar sind. Ein Großteil der Anregungen für solche Entwicklungen basieren sowohl auf unseren eigenen langjährigen Erfahrungen, als auch auf Kundenanfragen“, erklärt der Electrical Engineer von Availon.

Zeitaufwendige Rotorblattinspektion mit Risiken

Ebenfalls grundlegende langjährige Erfahrungen von Availon führten zur Entwicklung eines völlig neuen Inspektionsverfahrens, allerdings in einem anderen Bereich als dem Ersatzteilmanagement. Teleskoparbeitsbühnen, Serviceplattformen oder Hydraulikkräne sind momentan die gängigen Hilfsmittel, mit denen Rotorblattinspektionen durchgeführt werden. Das am weitesten verbreitete Verfahren ist aber nach wie vor die Abseiltechnik, bei der sich die Servicetechniker an den einzelnen Rotorblättern abseilen. Sicherlich, diese Technik wurde u.a. auch durch den Wunsch nach höherer Kosteneffizienz und Zeitersparnis in den letzten Jahren noch verfeinert und optimiert. Ingo Völkerink gibt jedoch zu bedenken: „Das Abseilen ist nach wie vor ein mit Risiken verbundenes Verfahren, da die Arbeiten in großer Höhe stattfinden und außerdem immer noch vergleichsweise zeitaufwendig sind. Für die Inspektion sämtlicher Rotorblätter einer WEA benötigen Servicetechniker schätzungsweise drei bis vier Stunden. An einem Tag können somit die Rotorblätter von höchstens drei Anlagen inspiziert werden.

Das fliegende ‚Auge‘

Ein kosteneffizienteres und im Vergleich zum Abseilen hochgradig sicheres Verfahren ist die Inspektion der Rotorblätter mit einer hochauflösenden Kamera – und die erreicht ihr Einsatzgebiet in luftiger Höhe mithilfe eines unbemannten Fluggerätes, auch als Drohne bezeichnet. „Wir haben die Entwicklungen in diesem Bereich sehr aufmerksam verfolgt und festgestellt, dass sich in den letzten Jahren einiges getan hat“, so Ingo Völkerink: „Drohnen können mittlerweile schwerere Lasten heben und gleichzeitig durch kleinere Batterie-Packs längere Flugzeiten absolvieren. Mit den weitläufig bekannten Hobby-Fluggeräten haben sie daher nichts zu tun, denn ihr Flugverhalten ist weitaus stabiler.“

Kombination aus Quadro- und Octocopter

Als Entwicklungspartner für die spezielle Drohne zur Rotorblattinspektion stand Availon das holländische Unternehmen Aerialtronics zur Seite, das bereits über einen großen Erfahrungsschatz beim Bau solcher Flugapparate verfügt. Availon stellte dem Unternehmen eine Reihe an Spezifikationen zu den notwendigen Eigenschaften des Fluggerätes zur Verfügung, aus denen Aerialtronics verschiedenste Konzepte entwickelte. Eine Kombination aus Quadro- und Octocopter mit vier respektive acht Rotoren verteilt auf vier Achsen erschien Availon schließlich als ideale Lösung für die zukünftigen Aufgaben. Die Drohne verfügt über ein ausgesprochen stabiles Flugverhalten und steht quasi wie verankert in der Luft, da die jeweils auf einer Achse befindlichen oberen und unteren Rotoren entgegen gesetzt rotieren. Zur weiteren Stabilisierung ist ein GPS-gestütztes System verbaut, das über Satelliten permanent die aktuelle Position abfragt und ggf. nachsteuert, um die Drohne in der gewünschten Position zu halten. Dies versetzt das Gerät außerdem in die Lage, selbst bei hohen Windgeschwindigkeiten vergleichsweise schwere Lasten wie eine Kamera zu tragen.

Die Drohne ist eine Kombination aus Quadro- und Octocopter mit 4 respektive 8 Rotoren verteilt auf 4 Achsen.

Automatische Kollisionsvermeidung

Während der ersten Tests bestätigten sich die guten Flugeigenschaften der Drohne, die vom Boden aus gesteuert wird. Traten stärkere Windböen auf, kam der Flugapparat allerdings bedenklich in die unmittelbare Nähe der zu inspizierenden Rotorblätter. Mit dem zusätzlichen Sicherheitssystem CAS (Collision Avoidance System) konnte dieses Problem jedoch bewältigt werden. Selbst wenn der ‚Pilot‘ am Boden durch einen Fehler die Drohne direkt in die Rotorblätter steuern sollte, verhindert das innovative System eigenständig die Kollision.

Sicher steuern und bedienen

Bei etlichen Probeflügen mit der Drohne unter Realbedingungen im Windpark eines Kunden zeigten sich die vielfältigen Vorteile dieser Neuentwicklung, die bis zu einer Höhe von 500 Metern einsetzbar ist. Das Fluggerät wurde dabei von zwei Mitarbeitern am Boden bedient – also von einem im Gegensatz zum Abseilen sicheren Standort. Hierbei steuerte einer die Drohne, während ein weiterer Mitarbeiter die Bedienung der Kamera übernahm.

Das Fluggerät wird von zwei Mitarbeitern am Boden bedient. Hierbei steuert einer die Drohne, während ein weiterer Mitarbeiter die Bedienung der Kamera übernimmt.

Gestochen scharfe Detailaufnahmen

Die Ergebnisse dieser ersten Flugeinsätze dürften sogar hartnäckige Zweifler überzeugen. Selbst bei Windgeschwindigkeiten von 12 m/s bewahrte die Drohne eine vollkommen stabile Fluglage. Und dabei lieferte die hochauflösende Spiegelreflexkamera, u.a. aufgrund ihres optischen Zooms, gestochen scharfe Detailaufnahmen der Rotorblätter. Diese Bilder wurden dann später für einen detaillierten Inspektionsbericht inklusive Farbfotos und Statusbestimmung der Rotorblätter genauer analysiert.

Die Drohne liefert ungewöhnliche Perspektiven mit gestochen scharfen Bildern für die Rotorblattinspektion.

Zeitaufwand und Stillstand um 300 Prozent reduziert

Die Inspektion der Rotorblätter einer Anlage benötigt nun mit der Drohne lediglich eine Stunde, wodurch sich der Zeitaufwand und somit auch der Stillstand einer WEA um rund 300 Prozent reduzieren. Da diese immense Zeitersparnis von Availon aufgrund der bisherigen, überaus positiven Erfahrungen als durchaus realistisch eingeschätzt wird, ließen sich an einem einzigen Tag zukünftig an bis zu acht Anlagen sämtliche Rotorblätter inspizieren.