Es existieren grob gesagt drei verschiedene Strategien, mit

denen die Wartungsarbeiten von Industrieanlagen terminiert

werden können.

1. Man führt die Instandhaltung durch, sobald ein Defekt

erkennbar ist (Beispiel: Gebäude).

2. Man führt Wartungen in regelmäßigen, festen

Abständen durch (Autos, Flugzeuge, Maschinen…).

3. Oder man versucht den Zeitpunkt der Wartung

strategisch zum idealen Zeitpunkt durchzuführen

(=Vorausschauende Wartung/Predictive Maintenance).

Gerade bei Windkraftanlagen bietet sich die 3. Variante an, da

sie die Vorteile der beiden anderen beiden Strategien vereint.

Zum einen eine schnelle Reaktion auf Störungen

(=Früherkennung) zum anderen eine Betriebssicherheit.

Generell kann man sagen, dass alle drehenden Teile durch die

Wirkung der verschiedenen Kräfte nicht frei von Wartungen

sind. Bei einem konventionellen Kraftwerk führt das Personal

daher regelmäßig Kontrollgänge zur Sichtprüfung durch.

Windräder werden allerdings ferngesteuert. Eine

Kontrollfahrt zur Sichtkontrolle erfolgt nicht. Der Betreiber

eines Windparks sieht meist nur das Ergebnis von

Sensordaten in einem Kontrollzentrum/Leitstand.

Wie komplex die richtige Interpretation von Daten und

daraus folgende Aktion ist, kann man am Beispiel der Apollo

13 Mission erkennen (^Wikipedia). Nach dem

bekannten “Houston we’ve had a problem” begann die Zeit der

Mathematiker im NASA Headquarter, die versuchten aus

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Predictive Maintenance Einführung in die Vorausschauende Wartung am

Beispiel Windkraft

Windkraft: Einführung Predictive Maintenance

Sensordaten einen Zustand des Servicemoduls zu erkennen

und eine sichere Heimkehr zur Erde sicherzustellen.

Ganz so dramatisch ist der Betrieb eines Windparks nicht.

Dennoch soll es zu keinen Störungen kommen und der Ertrag

sichergestellt werden. Der wichtigste Baustein ist Erfahrung.

Seit dem Jahre 2009 wird für Onshore – ab 2011 auch für

Offshore durch das Fraunhofer Institut die WMEP

Datenbank gepflegt. Darin enthalten sind die

Störungsberichte der teilnehmenden Betreiber. Für

Wartungsarbeiten wird in den Berichten festgehalten, was die

Ursache einer Störung war (=Root Cause). Windrisk aus

Kanada hat sich zusätzlich auf die Suche nach Parametern

gemacht, aus denen man eine Störung im Vorfeld erkennen

kann. Nur selten sind Parameter dabei einzelne Fehler –

häufig ist es die Folge von Materialermüdung, die durch

eine Zustandsüberwachung (=Condition Monitoring) ermittelt

werden können. In Anlehnung an die Wartung von Autos

(Ölwechsel) kann das Vorgehen bei einer vorausschauenden

Wartung hegeleitet werden.

Der Ölwechsel bei Autos wird nach Vorgabe der Händler in

festen Intervallen durchgeführt. Würde man den Ölwechsel

nicht durchführen, dann geht die Qualität – und damit die

Schmiereigenschaften und die Kühleffekte (Wärmetransport)

- zurück. Die entstehende Störung könnte

ein “Kolbenfresser” und letztendlich ein

Motor/Getriebeschaden sein. Zur Behebung ist das Getriebe

und der Motor auszutauschen, was einen langen Ausfall des

Autos zur Folge hat. Notwendig ist der Ölwechsel aber

eigentlich erst, wenn der Zustand des Öls tatsächlich sich

verschlechtert hat, dies ist vom Fahrstil, dem Nutzungsprofil,

der Umgebungstemperatur und einigen weiteren Faktoren

abhängig. Beim Auto macht eine Protokollierung all dieser

Parameter keinen wirtschaftlichen Sinn.

In der Gondel einer Windkraftanlage existiert die sogenannte

Gear-Box (Getriebe), die ebenfalls durch Öl geschmiert (und

gekühlt) wird. Wartungshandbücher von Gear-

Boxen sehen daher ebenfalls einen regelmäßigen Ölwechsel

vor. Die Qualität des Öls wird beeinflusst durch die Belastung

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Windkraft: Einführung Predictive Maintenance

(Windmenge) und die Sauberkeit beim letzten Wechsel.

Letzteres kann nicht gemessen werden, allerdings die

Windmenge und die mechanischen Belastungen. Selbst die

Temperaturschwankungen, die ursächlich für eine

Kondensation und damit einer Verschlechterung des Öls sind,

kann protokolliert und ausgewertet werden. Das Ergebnis ist

eine Prognose über den aktuellen Zustand des

Schmiermittels – ohne es direkt gemessen zu haben.

Die vorausschauende Wartung setzt sich aus zwei Schritten

zusammen, die von anderen IT gestützten Analysen ebenfalls

vorgenommen werden. Im ersten Schritt wird eine

kontinuierliche Überwachung sämtlicher relevanter

Parameter gewährleistet. Schnell kommt man dabei in den

Bereich von Big-Data, da allein die Vibrationsmessung über

40 Datenwerte je Mast bedeuten kann. Der nächste Schritt ist

die eigentliche Analyse zur Erstellung

einer Betriebsintelligenz. Im Gegensatz zu den Massendaten

sind dies einfach verständliche (logische) Regeln. Bei Apollo

13 gab es eine Regel für die Zündung des Landetriebwerks bei

der Mondumrundung und für den Zeitpunkt der Abschaltung

der Systeme im Kommandomodul. Bei einem Windrad

beinhalten die Regeln meist eine Prognose für bestimmte

Wind- und Anstellwinkel-Szenarien.

Einen besonderen Wert erhält Predictive Maintenance,

wenn die Kosten für die Wartung mit dem zu erwartenden

Ertrag in Verbindung gebracht werden kann. So könnte der

sofortige Ölwechsel nützlich sein, wenn die

Wahrscheinlichkeit eines Starkwindes mit gleichzeitig hohen

Strompreisen zu erwarten ist. Liegt der Strompreis allerdings

zu nieder, dann könnte ein späterer Ölwechsel mehr Sinn

ergeben, da der Mast im Halblastbetrieb rentabler ist.

Bei dieser Einführung in die Wartungsstrategie wurde sehr

vereinfacht der Betrieb von Windkraft-Anlagen betrachtet.

Auch für PV-Anlagen existieren Wartungsverträge, die gerade

an Beliebtheit zunehmen (s.h. auch Betrieb und Wartung von

PV-Kraftwerken: Ein neuer Hype? von Björn-Lars Kuhn). Vor

Auswahl eines Dienstleisters sollte im Hinblick auf die

aktuellen Trends bei der Predictive Maintenance immer die

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Windkraft: Einführung Predictive Maintenance

Frage stehen: Wie wird der Zustand gemessen/protokolliert?

Welche Regeln verwendet der Dienstleister? – Schließlich

will man bei (relativ) wartungsarmen PV-Anlagen keine

unnötigen Anfahrten eines Servicetechnikers zahlen – eine

100% Betriebssicherheit aber auch nicht gefährden.

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