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Betriebsführung

Fast jede zweite Windkraftanlage verliert Ertrag durch Unwuchten

Rund 45 Prozent aller Windkraftanlagen weisen Unwuchten auf, die zu Schäden und Ertragsverlusten führen können. Was Betreiber beachten müssen.

Inhaltsverzeichnis

Nicole Weinhold

"Verdachtsunabhängige Untersuchungen der Firma Berlinwind zeigen bei 1.000 Messungen an 20 Windenergieanlagen-Typen, dass rund 45 Prozent aller Anlagen wesentliche Unwuchten aufweisen." Das erklärte Heiko Voß, Geschäftsführer der Reprojekt GmbH, seinen Zuhörern bei einem Webseminar der Firma Eologix. Voß fand viel Aufmerksamkeit für seinen Bericht über Auswirkungen relativer Pitchwinkelfehlerbei Windkraftanlagen. Bei den von Berlinwind identifizierten Unwuchten handelte es sich zu 15 Prozent um Aerodynamische Unwuchten (AU), 15 Prozent waren Massenunwucht (MU) und 15 Prozent kombinierte Unwuchten. Als mögliche Ursachen für Unwuchten nennt Voß Fehlpitch, Blattoberflächenfehler, ungleichmäßige Profilformen, Exzentrizität des Rotors, Teilungsfehler der Nabe, Flanschfehler, fehlerhafter Konuswinkel der Nabe sowie eine verbogene Hauptwelle.

Fotogrammetrie, Laser, Ballastierung

Gemessen würde bisher vor allem per Fotogrammetrie, so Voß. Aber neuere Rotorblätter seien zu stark gebogen, wodurch es zu Ungenauigkeiten kommen könne. Andere Methoden seien Laser oder auch Ballastierungsmessung. Vorteile hier seien etwa die Klärung der Ursache bei Kombi-Unwuchten durch Analyse des Lateral und Torsionschwingungsanteils. Außerdem sei eine qualitative Bestimmung der Massenunwucht sicher mit Balastierungsvorgaben. Und in Verbindung mit vorheriger Laservermessung gebe es eine niedrige Unsicherheit der Analyse. "Nachteilig sind derweil die höheren Kosten wegen des Zugangs zur Anlage und der Ballastierung", so Voß.

Pitchwinkelfehler

Unwuchten können also ein Hinweis auf Fehlpitch sein. Aber warum sind Pitchwinkelfehler nachteilig für die Windenergieanlage? Nach Untersuchungen von Berlinwind können sie zu Ertragsverlusten von drei bis zehn Prozent führen. Hinzu kommt, dass die Windturbine geschädigt wird. Zu den Schäden durch Lastwechsel an Windenergieanlagen und Triebstrang gehören Hinterkantenrisse an Rotorblätter durch sogenannte „Stallvibrations“. Vorzeitige Blattlager- und Rotorbolzenermüdung kommen hinzu. Voß betonte, oft seien Drehverbindungen lebensdauerkritisch. Weiter kommt es zu Hauptlagerschäden durch changierende Pendelrollenlager, Schädigung der Planetenlager und vorzeitigem Getriebeausfall. Möglich sind aber auch Schäden an Maschinenträger und Azimutbremsen bei Torsionschwingungen, Ermüdung des Turms und Schädigung des Fundamentes insbesondere bei AU-Torsion.

Tausende Euro Verlust jährlich

Welche Kosten entstehen dem Betreiber durch Aerodynamische Unwuchten und Masseunwuchten? Auch hier griff Voß für seinen Vortrag auch Untersuchungen von Berlinwind zurück. Für eine durchschnittliche Zwei-MW-Anlage muss man demnach pro Jahr mit 3.300 Euro Ertragsausfall durch AU rechnen. Das sind etwa sechs Prozent der Betriebskosten. Hinzu kommen 3.500 Euro schadenrelevante Kosten durch AU und weitere 1.900 Euro schadensrelevante Kosten durch MU. Die Kosten für die Verkürzung der Betriebszeit durch vorzeitig ermüdetes Tragwerk sind dabei noch nicht berücksichtigt worden. Ein Jahr vorzeitiger Abbau entspreche einem Rohertrag von ca. 200.000 Euro, so Voß.

Abschließend brach Voß eine Lanze für das Rotorblatt-Monitoring. "Betreiber können mit dem Monitoring von Pitchwinkelfehlern und Unwuchten 13 Prozent der Betriebskosten sparen", erklärte er eindringlich. "Außerdem stützt die Vermeidung von Haverien die Akzeptanz der Windkraft und ist somit unbezahlbar." Das Monitoring sollte nach seiner Meinung Pflicht bei Inbetriebnahme, und vor Ablauf von Vollwartungsverträgen sein."

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