Verbundprojekt zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Windkraftanlagen (EVW)
Die IZP leitet das vom BMU bis Ende 2009 geförderte Verbundprojekt "Erhöhung der Verfügbarkeit von Windkraftanlagen – Entwicklung von zuverlässigkeitsbezogenen Betriebs- und Instandhaltungsstrategien für Windkraftanlagen unter besonderer Berücksichtigung der Offshore-Bedingungen" (www.evw-wind.de). Kooperationpartner innerhalb des Projektes sind:
- die A. Friedrich Flender AG (Herne),
- die ENERTRAG AG (Dauerthal),
- das Institut für Solare Energieversorgungstechnik, ISET e.V. (Kassel) und
- die SAG Erwin Peters GmbH (Hamburg).
Ziele des Projektes
Das Projekt ist über drei Jahre angesetzt und soll folgende Teilaufgaben lösen:
- Analyse bestehender Anlagen-, Betreiber- und Einsatzvarianten
- Informationslogistik, Systemstrukturierung und Prozessanalyse
- Systemkonzept und Realisierung
- Pilotierung und Schnittstellen
- Grundlagen für betriebliche Einführung
Schwerpunkt unserer Firma innerhalb des Vorhabens ist das Thema "Wissensmanagement und Instandhaltungsoptimierung als methodische Basis für die Erhöhung der Verfügbarkeit von Windkraftanlagen".
Aktueller Stand des Teilprojekts der IZP
Als Einstieg in die Systemstrukturierung und Prozessanalyse wurde die Durchführung einer FMEA gewählt. In der Regel dient dieses Verfahren dazu, in den frühen Phasen einer Produktentwicklung mögliche Fehler aufzuzeigen und zu bewerten. Hier wurde das FMEA-Verfahren jedoch benutzt, um die Systemzusammenhänge einer bereits existierenden Windenergieanlage (WEA) zu untersuchen und so systematisch die Charakteristik und möglichen Probleme einer solchen Anlage kennenzulernen. Es ist nicht bekannt, ob ähnlich detaillierte Untersuchungen von den WEA-Herstellern durchgeführt werden.
Den Untersuchungsgegenstand bildete eine relativ weit verbreitete Anlage aus der 1,5 MW-Klasse. Für die Systemstrukturierung
kam das internationale Kennzeichnungssystem RDS-PP
zur Anwendung.
Da sich die einzelnen WEA-Typen zum Teil deutlich voneinander unterscheiden, war es nicht möglich, eine allgemeingültige FMEA
zu erstellen. Jedoch soll später versucht werden, auf Basis dieser ersten Analyse FMEAs für weitere Typen abzuleiten.
Für die Bewertung von Fehlerbedeutung, Auftretens- und Entdeckungswahrscheinlichkeit wurde ein eigenständiger Bewertungskatalog aufgestellt. Hierbei spielten vor allem die Erfahrungen aus dem Instandhaltungssektor eine große Rolle.
Im Rahmen einer Paretoanalyse der durchgeführten Bewertungen wurden insgesamt etwa 300 Fehlerkombinationen betrachtet. Folgende Fehler wurden als besonders kritisch identifiziert:
- Elektrische Schäden am Umrichterschrank,
- Unwuchten an den Rotorblättern durch Wassereintritt und
- Speicherfehler bei der Stromabschaltung, die in einem Initialisierungsfehler oder einer Fehlstellung der Rotorblätter resultieren können.
Die ermittelten Schwachstellen werden einen Schwerpunkt der Betrachtungen in den nachfolgenden Projektaufgaben bilden, insbesondere hinsichlich der Datenanalyse. Hierbei gilt es zu überprüfen, ob sich die Expertenschätzungen in den Praxisdaten widerspiegeln.
Anstehende Aufgaben:
Eine Analyse von Einsatz- und Instandhaltungsdaten soll die verzeichneten Fehlerfälle an den existierenden Anlagen aufzeigen. Hieraus lassen sich dann Lebensdauerinformationen für die einzelnen Systemkomponenten ableiten, welche wiederum die Grundlage für eine Instandhaltungsoptimierung darstellen.
Für die Datenanalyse werden die Datensammlungen der beteiligten Projektpartner herangezogen. Ziel ist es, für alle Komponenten entsprechend der RDS-PP-Strukturierung in einer Kennwerte-Bibliothek Zuverlässigkeits-Kennwerte zu sammeln. In diesem Zusammenhang gilt es, alle zur Verfügung stehenden Datenbanken an RDS-PP anzupassen. Nur so ist ein Vergleich der Daten aus den unterschiedlichen Quellen möglich.
Unerlässlich ist auch die Definition eines geeigneten Lebensdauermerkmals. Hier muss noch entschieden werden, ob mit Betriebstagen, Laststunden oder einer entsprechenden Kombination zu rechnen ist.