Bonfiglioli und Schaeffler

Predictive Maintenance für Windenergieanlagen

Ein kompaktes Industrie-4.0-Lösungspaket für Azimuth-Antriebe von Windenergieanlagen ist das Ergebnis einer langfristig angelegten Entwicklungspartnerschaft von Bonfiglioli und Schaeffler.

Das 4.0-Lösungspaket ist das Ergebnis der Entwicklungspartnerschaft von Bonfiglioli und Schaeffler. © Bonfiglioli

Torque-Sense- und Smart-Check-Sensoren von Schaeffler erfassen Drehmoment-, Geschwindigkeits-, Vibrations- und Temperaturinformationen. Diese Daten werden über ein Gateway übertragen und mithilfe von Algorithmen kombiniert und verarbeitet, die Bonfiglioli speziell für diese Anwendung entwickelt hat. Anschließend können die Anwender die Daten auf der Bonfiglioli-Cloud-Plattform nutzen. Über das Dashboard werden die gesammelten Informationen für den Bediener übersichtlich dargestellt. Wartungsmaßnahmen können so belastungsorientiert vorgenommen und die ungeplanten Stillstandzeiten der Anlage minimiert, die Betriebskosten sogar mehr als halbiert werden.

Im Dashboard kann das Bedienpersonal aufgrund der Datenlage eine kontinuierliche Kontrolle des Zustandes des Getriebemotors vornehmen, ebenfalls erfolgt eine Abschätzung der Restlebensdauer des Antriebs. Abnormales Verhalten des Azimuth-Antriebs wird genauso selbstverständlich gemeldet wie kritische Zustände. Auf dieser Basis können die Wartungsintervalle auf den tatsächlichen Bedarf optimiert und notwendige Reparaturen zu passenden Zeiten vorgenommen werden. Gleichzeitig kann die Ansteuerung der Antriebe optimiert werden, wodurch Überlastungen vermieden werden. Ergebnis ist die Reduzierung ungeplanter Ausfallzeiten und damit die Steigerung der Wirtschaftlichkeit einer Anlage.

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Konkrete Zahlen am Beispiel einer 2,3-Megawatt-Windenergieanlage machen dies deutlich, wie Gaetano Ciaravella, Mechatronics & IoT Manager bei Bonfiglioli auf einer Tagung berichtet: Aktuell sinkt die zeitliche Verfügbarkeit einer Windenergieanlage von 95 Prozent im ersten Jahr auf 82 Prozent im 20. Lebensjahr mit einem Median von 88,5 Prozent. Gleichzeitig sinken auch die Erträge einer Windenergieanlage aufgrund sinkender Kilowattstunden-Preise um etwa sieben Prozent pro Jahr. Die Betriebskosten machen etwa 75 Prozent der gesamten Erstinvestition in den 20 Lebensjahren aus. Ungefähr 50 Prozent der Betriebs- und Wartungskosten entfallen auf nicht geplante Eingriffe.

Konkret heißt dies, dass für einen 2,3-Megawatt-Windgenerator in 20 Jahren Betriebskosten in Höhe von etwa 1,6 Millionen Euro veranschlagt werden, von denen bis zu 1,1 Millionen Euro auf außerplanmäßige Reparatur und Wartung zurückzuführen sind. Mit einer relativ geringen Investition in das neue System aus der Kooperation von Bonfiglioli und Schaeffler können die Betriebskosten also um bis zu 60 Prozent gesenkt werden.

In der Realität gibt es sicher weitere Vorteile, die sich aufgrund der verfügbaren Daten bislang nur schwer quantifizieren lassen. Sie ergeben sich aus der Möglichkeit, die elektronischen Antriebe in Bezug auf Umgebungs- und Betriebsbedingungen (Temperaturen, Windstunden/Jahr) anzupassen, was sich direkt und positiv auf die Produktivität des Windgenerators auswirkt. as

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