Windkraft setzt Big Data ein

Digitalisierung bedeutet für die Windenergie vor allem eine schnelle Evoluton insbesondere bei Conditon Monitoring, Ertragssteuerung und der maximalen Auslastung von Anlagen. Für die Energieversorgung als Ganze ermöglicht die Digitalisierung die Vernetzung im neuen, dezentralen Zeitalter.

„Digitalisierung" und „Industrie 4.0" gehören zu den industriepolitisch wichtigsten Schlagworten 2016. Dabei muss klar abgegrenzt werden, was unterschiedliche Branchen konkret darunter verstehen.
Die vier größten Hersteller von Windenergieanlagen mit Hauptsitz in Deutschland – Nordex, Siemens, Enercon und Senvion – fassen unter dem Schlagwort Digitalisierung zunächst die schnelle Weiterentwicklung der seit rund zehn Jahren eingesetzten Condition-Monitoring-Systeme (CMS) zusammen. Das ergibt eine Umfrage im Auftrag des BWE.

Moderne Windenergieanlagen sind in immer höherem Maße mit Sensoren ausgestattet. Diese Sensoren übermitteln beispielsweise Leistungsdaten, den Verbrauch an Betriebsmitteln und Temperaturen. Sie erfassen seit einigen Jahren aber auch Vibrationen der Anlagen. Aus den dabei gesammelten großen Datenmengen – Big Data – lassen sich zunehmend Rückschlüsse auf den Zustand einzelner Komponenten der Anlagen ableiten, die für herkömmliche Inspektionen gar nicht einsehbar sind.

„Bei unseren Anlagenserien können wir spezifische Vibrationsraster bestimmten Fehlern zuordnen", heißt es bei Siemens. Durch die über die Jahre gewonnenen Erfahrungen lassen sich so sehr spezifische Fehler diagnostizieren – etwa Haarrisse an bestimmten Flanken eines Zahnrades im Getriebe. Der Hersteller weiß dann, wie lange das Bauteil wahrscheinlich noch hält, und kann die auftretenden Lasten und Serviceeinsätze entsprechend steuern.

Digitalisierung ist damit insbesondere im Betrieb der Windenergieanlagen ein wichtiges, effizienzsteigerndes Instrument. Das überrascht nicht: Dieser Bereich der Fernwartung über Internet- und Softwarelösungen ist sachlich der Branche Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) zuzuordnen. In dieser Branche finden sich auch gesamtwirtschaftlich die höchsten Digitalisierungsraten (siehe Grafik). In der eigentlichen Herstellung (Maschinenbau) erfolgt die Digitalisierung eher beim Bau von neuen Werken unter dem Schlagwort Industrie 4.0; das zielt beispielsweise auf das automatisierte Bestell- und Lagerwesen an den Produktionsstraßen.

Wo die Windenergiebranche Systemverantwortung für die gesamte Energiebereitstellung übernimmt, ist Digitalisierung ebenfalls ein bedeutsames Thema: in der Steuerung von Verbundkraftwerken aus dezentralen Anlagen und in der Nachfragelenkung etwa in der Industrie.

Beispielhaft wird dies in dem Projekt ENERA im Rahmen des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie" des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWi) umgesetzt. Hier soll gezeigt werden, dass dezentrale Energien wie Wind und Solar eine Region mit Erneuerbarem Strom versorgen und dabei auch die Sicherheit des Stromnetzes garantieren. Voraussetzung ist, jederzeit die Stromerzeugung und den Stromverbrauch aller angeschlossenen Anlagen zu kennen und dieses Netz ideal zu steuern – das ist zu großen Teilen eine Aufgabe für Entwickler der IKT-Branche. Hierzu werden zunächst 40.000 Smart Meter installiert. Auf dieser Infrastruktur sollen dann auch neue Geschäftsmodelle entwickelt werden. Beteiligt an den Vorhaben sind Stadtwerke, die heute bereits viel Windstrom im Portfolio haben, und Hersteller von Windenergieanlagen.

Autor: Marcus Franken, Ahnen & Enkel

Quelle: BMWi, Digitalisierungsindex 2016; Darstellung: Ahnen&Enkel

Expertenwissen des Bundesverbands Windenergie e.V.