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Windenergie: So ist ein Weiterbetrieb über die Entwurfslebensdauer hinaus möglich

Windenergieanlagen (WEA) sind meist für einen Betrieb von 20 Jahren ausgelegt. Um die Anlagen danach weiter zu betreiben, muss die Betriebs- und Standsicherheit bestätigt werden. Die Bewertung und Prüfung über den Weiterbetrieb von WEA (BPW) zeigt, unter welchen Bedingungen ein Weiterbetrieb sicher und wirtschaftlich ist oder ob die Anlage erneuert oder gar zurückgebaut werden muss. TÜV SÜD erläutert, worauf es dabei ankommt.

(© TÜV SÜD)

Laut Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) haben bis Ende 2018 rund 4600 der in Deutschland installierten WEA eine Betriebsdauer von 20 Jahren überschritten. Die Zahl der betroffenen Anlagen steigt in den nächsten Jahren jährlich um rund 1.000. Viele WEA verfügen nach der vom Hersteller ausgelegten Entwurfslebensdauer noch über Reserven. Um dieses Potenzial zu nutzen und gleichzeitig die Sicherheit zu gewährleisten, hat der Bundesverband Windenergie (BWE) gemeinsam mit Herstellern, Betreibern, Sachverständigen, Behörden und Juristen die BPW erarbeitet. Es geht insbesondere darum zu ermitteln, wie die Anlagen sicher weiterbetrieben werden können. Der Betreiber erhält damit einen umfassenden Zustandsbericht. Das lohnt sich häufig auch dann, wenn nur noch eine kurze Weiterbetriebsphase ermittelt wird.

Wichtig: vollständige Datengrundlage

Die Prüfung besteht aus einem praktischen und einem analytischen Teil. Einerseits ermitteln Sachverständige den baulichen Zustand der Anlage vor Ort. Andererseits berechnen Windexperten im analytischen Teil die Potenziale für einen Weiterbetrieb anhand der technischen Dokumentation, den aufgezeichneten Wind-, Wetter- und Betriebsdaten.

Betreiber können den Prüfprozess maßgeblich unterstützen, indem sie alle nötigen Dokumente und Informationen bereitstellen: die Anlagengenehmigung, Unterlagen zur Errichtung und Inbetriebnahme, Belege zu Betriebs- und Ertragsdaten, Wartungs-, Reparatur- und Prüfberichte, Schalt- und Hydraulikpläne sowie ein Gutachten über den Zustand der Rotorblätter, das höchstens ein Jahr alt sein sollte.

Insbesondere von der Errichtung und Inbetriebnahme fehlen bei älteren Anlagen jedoch häufig Unterlagen. Diese müssen dann nachträglich, meist mit Unterstützung des Herstellers, rekonstruiert werden. Die Expertise erfahrener Sachverständiger kann ebenfalls helfen, bestehende Informationslücken zu schließen. Ihr Fachwissen ist auch bei der Auswertung der Wetterdaten gefragt. Insbesondere die mittleren und extremen Windgeschwindigkeiten sowie extreme Starkwindereignisse haben eine große Relevanz für die extremen Belastungen, denen die Anlagen in den vergangenen Jahren möglicherweise ausgesetzt waren. Bei Windparks, die in mehreren Schritten ausgebaut wurden, gilt es zudem die Turbulenzszenarien für jede Ausbausituation einzeln zu berechnen.

Zustand der Anlage

Mit der Analyse der Wetteraufzeichnungen und Leistungsdaten beginnt die Bewertung der Anlage. Außerdem werden technische Unterlagen und Protokolle ausgewertet. Die Prüfer erhalten so einen Überblick und können gezielt nach möglichen Mängeln suchen. Das ist die Grundlage für die nächsten Schritte des Gutachtens.

Zur Ermittlung der Lebensdauerreserve der lastabtragenden und für die Standsicherheit relevanten Komponenten, müssen die Sachverständigen vor Ort und die Spezialisten für die Wind-, Last- und Festigkeitsanalyse eng zusammenarbeiten. Insbesondere werden dabei das Fundament, der Turm, Verbindungselemente wie Schrauben und Bolzen, alle tragenden Teile der Gondel, die Antriebswelle, die Nabe und die Rotorblätter, Bremssysteme sowie die Sicherheitssysteme betrachtet.

Vor Ort gleichen die Sachverständigen die Wartungsprotokolle und die Anlagendokumentation mit dem tatsächlichen Zustand der WEA ab. Korrosion, Spannungsrisse, Geräusche im Getriebe sind typische Mängel, die auch auf sicherheitsrelevante Schäden hinweisen können. Durch ihre Erfahrung können die Sachverständigen von TÜV SÜD auch gezielt nach bestimmten Schwachstellen suchen, die beispielsweise charakteristisch für einzelne Modelle oder Serien sind.

Zunächst muss festgestellt werden, dass keine gravierenden Mängel oder Schäden an den Hauptkomponenten (Rotorblätter, Getriebe, Tragstruktur und Fundament) vorliegen, welche die Standsicherheit gefährden. Anschließend können die Sachverständigen kleinere alters- und witterungsbedingte Schäden erfassen, die mit regulären Instandsetzungsmaßnahmen behoben werden können.

Unter Berücksichtigung der standortbezogenen Wind- und Ertragsdaten werden mit Hilfe komplexer Simulationen die möglichen Lastreserven Komponenten-genau ermittelt und mit dem tatsächlichen Zustand der Bauteile abgeglichen. Das ermöglicht, die Reserven einzelner Teile zu prognostizieren und gegebenenfalls Maßnahmen für einen sicheren Weiterbetrieb festzulegen.

Rechtzeitig prüfen

Betreiber sollten sich frühzeitig um eine BPW kümmern. Die Prüfung selbst sollte hingegen erst im letzten regulären Betriebsjahr vorgenommen werden, um den aktuellen Zustand der WEA beurteilen zu können. Trotzdem kann eine BPW auch früher sinnvoll sein – etwa zur Budgetplanung oder wenn ein Verkauf ansteht. Betreiber erhalten dann ein rein rechnerisch ermitteltes Gutachten ohne die Prüfung vor Ort. Die Ergebnisse können später jedoch auch für ein vollständiges Gutachten verwendet werden.

Erfahrungsgemäß, hat ein Großteil der WEA Reserven über die Entwurfslebensdauer hinaus. Das liegt auch daran, dass die Anlagen in der Regel für höhere Belastungen ausgelegt sind, als dann tatsächlich aufgetreten sind (z. B. Anzahl und Dauer der Starkwindereignisse, Turbulenzintensitäten). Zudem sind viele Mängel bereits mit verhältnismäßig kleinen Reparaturen zu beseitigen. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Schraubverbindung, mit denen die Rotorblätter an der Nabe befestigt sind. Mit dem Austausch der Gewindebolzen und Muttern ist die Verbindung ertüchtigt – eine Reparatur die planbar und kostengünstig ist.

In jedem Fall erhalten Betreiber durch eine BPW einen verlässlichen Überblick über die Instandhaltungskosten für die Restlaufzeit. Das Gutachten zur BPW dient außerdem gegenüber den Genehmigungsbehörden als Nachweis zur Aufrechterhaltung der Standsicherheit.

Rechtssicherheit und Anforderung an die Gutachter

Gemäß der baurechtlich eingeführten „Richtlinie für Windenergieanlagen“ des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) müssen die für die Beurteilung zum Weiterbetrieb von Windenergieanlagen eingeschalteten Sachverständigen eine entsprechende Ausbildung haben und die fachlichen Anforderungen für die Beurteilung der Gesamtanlage erfüllen. Eine Akkreditierung nach DIN EN ISO/IEC 17020 oder DIN EN ISO 17065 oder gleichwertig ist erforderlich.

Autor

Dr.-Ing. Martin Webhofer
Leiter Bereich Windenergie

Kontakt

TÜV SÜD Industrie Service GmbH
Westendendstraße 199
80686 München

martin.webhofer@tuev-sued.de
http://www.tuvsud.com/de-is

 


Hinweis: Dieser Beitrag wurde nicht von der Redaktion erstellt. Es handelt sich um ein Advertorial der TÜV SÜD Industrie Service GmbH.

 

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