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DIE MESSE: Neue Ausgabe zur Husum Wind (12. September bis 15. September in Husum) erschienen

Offshore-Windparks: Dynamische Wartung spart Kosten

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Interview mit Stephan Oelker, Projektleiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik

08.09.2017

Service und Wartung machen Schätzungen zufolge 25 Prozent der Kosten von Offshore-Windparks aus. Dass es dabei ein Einsparpotenzial von zehn Prozent und mehr gibt, belegen Bremer Forscher mit ihrem Projekt "preInO". Sie setzen auf "Predictive Maintenance", die vorausschauende Instandhaltung. Was eine dynamische Wartung bringen kann, erläutert Projektleiter Stephan Oelker im Gespräch mit DIE MESSE.

 - Ob der Überstieg vom Serviceschiff auf eine Windenergieanlage möglich ist, hängt von Wetter und Wellen ab.
© SENVION
Ob der Überstieg vom Serviceschiff auf eine Windenergieanlage möglich ist, hängt von Wetter und Wellen ab.

Herr Oelker, die Instandhaltung von Offshore-Windenergieanlagen ist äußerst komplex und kostenintensiv. Warum?
Die Instandhaltung von Offshore-Windenergieanlagen ist von vielen Faktoren abhängig. Einsätze auf See unterliegen vielen Unwägbarkeiten. So sind zum Beispiel die Anfahrten und Flüge zu den Anlagen teils sehr lang, teuer und nicht bei jedem Wetter möglich. Das Fachpersonal ist knapp und nicht immer sind alle Ersatzteile vorrätig. Zudem bestehen hohe Naturschutz- und Sicherheitsanforderungen.
Noch können Instandhaltungsmaßnahmen heute vielfach erst nach Auftreten von Fehlern geplant und durchgeführt werden. Steht eine moderne Anlage still, kann das schnell einen Ertragsausfall in fünfstelliger Höhe verursachen. Daher gilt es, drohende Fehler im Vorfeld zu erkennen und Schäden zu vermeiden. Eine Lösung bietet unter anderem die "Predictive Maintenance", die vorausschauende Instandhaltung.

Mit welchen Unwägbarkeiten haben Betreiber zu rechnen?
Anlagen werden in der Regel turnusmäßig nach festen Plänen inspiziert und gewartet. Hinzu kommen Instandsetzungen, die nach Auftreten von Fehlern zumeist möglichst schnell erfolgen sollten. Zum Beispiel die Abhängigkeit vom Wetter stellt die Betreiber dabei immer wieder vor Herausforderungen. Es kann unvorhersehbar jede Planung zunichte machen oder spontane Einsätze verhindern. Trotz regelmäßiger Inspektionen und guter Condition Monitoring-Systeme lassen sich auch plötzliche Ausfälle nicht vollkommen vermeiden.
Ohne Informationen über den technischen Ist-Zustand der Anlagen und daraus abgeleiteter Prognosen bleibt Betreibern nur die Möglichkeit, bei Wartungskampagnen von Windparks sequen­ziell vorzugehen. Eine dynamische Wartung hingegen bezieht Prognosen ein, setzt Prioritäten bedarfsgerecht und kann auch auf aktuelle Ereignisse reagieren.

 - Stephan Oelker, Projektleiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik
© Sabine Nollmann
Stephan Oelker, Projektleiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik

Service und Wartung machen nach Schätzungen des Bundesverbandes Windenergie bis zu 25 Prozent der Kosten von Offshore-Windparks aus. Sie sehen dabei ein Einsparpotenzial von bis zu zehn Prozent. Wo lassen sich die Hebel ansetzen?
Unserer Forschungsergebnisse zeigen, dass das Einsparpotenzial sogar noch etwas größer ist – wenn die Zustandsbeurteilung der Komponenten, vor allem aber die Risikopriorität des Gesamtsystems verbessert werden. Im Rahmen des Projektes haben wir die Instandhaltung von Offshore-Windenergieanlagen simuliert. Dabei haben wir alle Prozesse mit Zeiten und Kosten sowie Restriktionen wie insbesondere das Wetter berücksichtigt. Natürlich spielen hier auch weitere Faktoren, wie beispielsweise die Entfernung zwischen Windpark und Servicehafen, eine Rolle. Die Simulation wurde anhand von Experten-Interviews aus der Branche sowie realen Daten validiert. Auf der Basis konnten wir analysieren, welche Potenziale sich durch die rechtzeitige Erkennung von Schäden erschließen lassen.

Im Projekt "Methoden und Werkzeuge für die preagierende Instandhaltung von Offshore Windenergieanlagen" (preInO) setzen Sie auf künstliche Intelligenz und automatische Datenanalyse. Welche Daten fließen hier ein, welche Werkzeuge und Methoden stehen damit nun zur Verfügung?
Um eine bestmögliche Prognose über den Zustand einer Komponente zu geben, haben wir Sensorwerte aus den Anlagen, statistische Daten, Wartungsdaten aus der Lebenslaufakte und externalisiertes Mitarbeiter-Know-how analysiert. Auch Wetterdaten und Lagerbestände sowie Personalplanung fließen in das System ein. Das auf dieser Basis entwickelte Werkzeug bietet eine automatisierte Entscheidungsunterstützung und die Basis für eine dynamische Wartung.

Welche neuen Optionen ergeben sich daraus für die Betreiber?
Mithilfe der neuen Methoden und Werkzeuge können Betreiber die Anlagen künftig dynamisch warten und Fehler bei einigen Komponenten im Vorfeld erkennen. Sind zum Beispiel Techniker für Instandsetzungen vor Ort, können diese Aufenthalte auch für die dynamische Wartung genutzt werden. Das führt zu deutlich geringeren Logistik- und Materialkosten und zur besseren Planbarkeit der Einsätze von Personal und Transportmitteln sowie der Lagerhaltung für Ersatzteile.

In einem nächsten Schritt wollen Sie preInO zur Marktreife entwickeln. Wie sieht hier Ihre Roadmap aus?
Unsere Forschungen haben Anknüpfungspunkte für Folgeprojekte ergeben, in denen das System weiterentwickelt und für den Schritt auf den Markt vorbereitet werden soll. Aktuell laufen die Vorarbeiten.

Angesichts der beschriebenen Unwägbarkeiten: Wie weit ist noch der Weg bis zur autonomen Selbstüberwachung von Windparks?
Eine komplett autonome Selbstüberwachung von Windparks wird es nicht geben können, denn Windenergieanlagen werden sich nie bis hin zur letzten Schraube sensorisch erfassen lassen. Die Entwicklungen in der Informations- und Kommunikationstechnik sowie der Sensortechnik und in den Werkstoffwissenschaften bieten jedoch stetig neue Optionen dafür, die Zuverlässigkeit des Betriebes von Windenergieanlagen weiter zu erhöhen. Unser Konzept baut auf hinreichend genaue Prognosen und eine vorausschauende Instandhaltung. Erste Erfolge bestätigen uns da, und wir arbeiten weiter daran.

http://www.biba.uni-bremen.de