VERÖFFENTLICHUNGEN UND TECHNISCHE HINWEISE
Vorbeugende Wartung von Windkraftanlagen, Verwendung und Nutzen von Blitzdaten.
Diese Studie wurde auf dem Technology Workshop von WindEurope Dublin vorgestellt.
Zusammenfassung
Blitze und Gewitter stellen ein großes Risiko für die Windenergiebranche dar. Im vergangenen Jahr kosteten Blitzschäden in den USA die Windenergiebranche mehr als 100 Millionen US-Dollar und machten 60 % der Rotorblattverluste aus.
Die – sichtbaren und unsichtbaren – Schäden, die ein Blitzeinschlag nach einem Gewitter verursacht, sind vielfältig.
Sie können materieller und wirtschaftlicher Natur sein: strukturell, mechanisch, elektrisch – mit der direkten Zerstörung oder vorzeitigen Alterung von Rotorblättern, Gondeln, Masten, Blitzschutzkomponenten – sowie dem Verlust oder der vorübergehenden Einstellung der Produktion.
Die Inspektion von Windkraftanlagen bei Gewitter wird daher für die Betreiber von entscheidender Bedeutung und wird von Normen wie IEC 62305-3 oder IEC 61400-24 empfohlen.
Die Entscheidung, eine Inspektion durchzuführen, kann kaum ohne ein System zur Überwachung der Gewitteraktivität getroffen werden.
Sich auf das Auftreten eines Gewitters in einem Bereich von typischerweise 20 km zu verlassen, was ungefähr dem Bereich um einen Windpark entspricht, in dem es sichtbar sein kann, wäre nicht relevant und teuer, da nur eines von fünf oder sogar zehn Gewittern Blitze in einem Windpark erzeugt. In diesem Fall ist es sinnvoller, Blitzzähler an jeder Windkraftanlage eines Windparks zu installieren: eine teure Entscheidung allerdings, die wahrscheinlich erklärt, warum sie nicht systematisiert wurde, im Gegensatz zu den Blitzschutzsystemen (LPS), die an jeder Windkraftanlage installiert werden.
Die Nutzung der Daten des Blitzortungssystems (Lightning Locator System, LLS) ist ebenfalls eine Alternative, um gezielte Kontrollen auszulösen oder zu vermeiden, und erfordert keine Installation von Geräten an jeder Windkraftanlage. Einige LLS können eine Wolke-Boden-Erkennungseffizienz (CG) von über 97% übertreffen, mit einer medianen Ortungsgenauigkeit von 100 Metern, was die Informationen für die Entscheidung, ob eine Kontrolle ausgelöst werden soll oder nicht, nutzbar macht.
Dennoch und trotz der Leistungsverbesserungen in den letzten Jahren lassen die Informationen nicht systematisch erkennen, welche Turbine betroffen war, und können die Überprüfung mehrerer Turbinen im Park erforderlich machen. Darüber hinaus müssen die Daten manchmal analysiert und interpretiert werden, da die Lokalisierung eines GC in Bezug auf eine Turbine nicht das einzige Kriterium ist, das berücksichtigt werden muss. Beispielsweise kann die Intensität eines GCs ein relevanteres Kriterium sein als seine nächste Entfernung zu einer Turbine, wenn es darum geht, zu entscheiden, ob eine Kontrolle ausgelöst werden soll.
Die Analyse von zehn aktuellen Fällen von Blitzschäden an Windkraftanlagen ist ein erster Schritt zur Verwendung kombinierter Kriterien, um die relevantesten Entscheidungen zu treffen. Durch die Verwendung sowohl von Präzisionsmesskriterien, die durch eine Unsicherheitsellipse, die Entfernung und den Spitzenstrom CG materialisiert werden, als auch des Auftretens von Intrawolken, die im speziellen Bereich der Turbinen ein Marker für einen aufsteigenden Blitzeinschlag sein können, soll die Diagnose verbessert werden, um noch effektiver zu dem Schluss zu kommen, dass eine Überprüfung ausgelöst werden muss.
Die Ergebnisse dieser Studie wurden auf dem Technology Workshop von WindEurope in Dublin (2024) vorgestellt.
