KI hilft Windparks optimal zu betreiben

Windenergie spielt eine Hauptrolle in der Energiewende, aber bei der Nutzung der Windkraft ist noch Luft nach oben. Sie zu steigern, ist Ziel des Projekts „Smartwind – Hochentwickelte Tools zur Optimierung von Betriebs- und Wartungsaktivitäten in Windparks“, an dem der Lehrstuhl Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) beteiligt ist. Im deutschen Teilprojekt geht es darum, mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) den Betrieb von Windparks zu optimieren.

Symptome drohender Schäden erkennen

In Deutschland entstehen immer neue und größere Windparks sowohl an Land als auch auf See. Dadurch rücken neben dem Energieertrag auch die Kosten während des Betriebs und für die Wartung in den Mittelpunkt. Um Windparks effizienter und zuverlässiger zu betreiben, wird das Projektteam ein KI-gestütztes multi-kriterielles Entscheidungsunterstützungssystem entwickeln, das sämtliche relevanten Parameter und Messdaten innerhalb des Windparks bündelt und aufbereitet, um den aktuellen Betriebs- und Wartungszustand der einzelnen Anlagen zu rekonstruieren.

Mit diesen Informationen kann man zum Beispiel erkennen, ob bestimmte Komponenten bald ausfallen werden, und sie schon austauschen, bevor eine Windenergieanlage ausfällt. Dazu lernt die künstliche Intelligenz, Anzeichen wie etwa bestimmte Schwingungen oder die Erwärmung von Bauteilen als Symptom von Schäden zu erkennen. So kann man auch den Austausch von Komponenten zusammenfassen, sodass nicht bei jeder unvorhergesehenen Störung jemand den aufwendigen Weg zum Windpark auf sich nehmen muss.

Damit sich Anlagen nicht gegenseitig behindern

Außerdem lässt sich die Betriebsführung der Einzelanlagen aufeinander abstimmen. So kann es zum Beispiel gelingen, dass bei Wind aus bestimmten Richtungen eine Anlage der hinter ihr stehenden nicht im Wege steht, sondern dass beide Anlagen sich so zum Wind ausrichten, dass sich die Windenergie optimal ausnutzen lässt. Auch elektrische Wechselwirkungen sollen mittels KI minimiert werden, um die Zuverlässigkeit der Einspeisung ins Stromnetz zu verbessern.

„In Smartwind können wir die Möglichkeiten von Algorithmen künstlicher Intelligenz zur Optimierung des Windparkmanagements ausschöpfen“, unterstreicht Prof. Dr. Constantinos Sourkounis, Leiter der deutschen Arbeitsgruppe. „Das Besondere an diesem Projekt ist dabei die enge Verknüpfung von Forschung und direkter Anwendung – so können wir die Ergebnisse aus der Theorie in unserem Labor und anschließend im Feld an einem Testwindpark des Partners Zorlu Enerji testen.“

Förderung

Das Gesamtvorhaben wurde mit dem Eurogia-2020-Label ausgezeichnet, das innovative internationale Verbundvorhaben zur Reduktion des CO₂-Ausstoßes unterstu?tzt.

Das Projektkonsortium unter der Leitung des Unternehmens Enforma setzt sich zusammen aus den Kommunikationstechnikunternehmen Isotrol, Enforma und Neta?, dem Windparkbetreiber Zorlu Enerji sowie der RUB und Tecnalia als Partner aus der Forschung und Entwicklung.

Das deutsche Teilvorhaben „Konzipierung und Realisierung KI-gestützter Windparkbetriebsführung und aktiver Nachlaufregelung“ wird von dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 03EE2020 gefördert.