Als weltweit führender Anbieter von Structural Health Monitoring (SHM)-Lösungen kennen wir die Herausforderungen der langfristigen Überwachung von WEA genau. SHM ist für uns ein datengesteuerter Prozess, der zuverlässige Diagnosen und Bewertungen der strukturellen Leistung ermöglicht und den Wert Ihrer Anlagen steigert. Der Erfolg eines SHM-Systems hängt von der optimalen Planung und Umsetzung ab – von der Auswahl der passenden Hardware und Sensoren über das Softwaredesign und die Implementierung von Algorithmen bis hin zur technischen Unterstützung für fundierte Betriebs- und Wartungsentscheidungen (O&M).

Dank unserer langjährigen Erfahrung in Hardware-Design und -Installation, Maschinenbau, Bautechnik, Datenwissenschaft und Softwareentwicklung können wir alle Phasen des SHM-Prozesses abdecken. Mit einem engagierten Team von Experten bieten wir maßgeschneiderte Lösungen für Fundament und Turm, die sämtliche SHM-Anforderungen Ihres Windparks erfüllen.

Mit dem Monitoring-System SHM.Foundation individual kann das Strukturverhalten Ihrer Windenergieanlagen und Umspannstationen richtlinienkonform erfasst, nachverfolgt und ausgewertet werden. Der Fokus liegt dabei auf der detaillierten Analyse von Maximal- und Ermüdungsbeanspruchungen, den einwirkenden Wind- und Wellenlasten, dem Tragwerkzustand und der sich daraus ergebenden Restlebedauer sowie der Detektion von Korrosion und Kalkbildung. 

Ohne ein geeignetes Monitoring-System können Schäden nur durch regelmäßige visuelle Inspektionen detektiert und überwacht werden. Diese sind in der Regel aufwändig und teuer. Das Monitoring von Größen wie Verschiebungen, Verformungen, Bauteilspannungen oder Frequenzen wird daher einhellig empfohlen und im Fall von Offshore-Windparks sogar vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) vorgeschrieben. In zahlreichen Projekten hat sich bisher allerdings nur die Überwachung von zehn Prozent aller Anlagen etabliert.

Da jede WEA individuelle Eigenschaften und Schäden aufweist, verfolgen wir einen umfassenderen Ansatz und empfehlen, alle Anlagen eines Windparks mit einem System zur Überwachung der Turm- und Fundamentstruktur auszurüsten. In Offshore-Windparks statten wir in der Regel zehn Prozent der Turbinen zur Erfüllung der BSH-Auflagen mit dem umfassenden System SHM.Foundation individual und 90 Prozent der Turbinen mit dem kostengünstigen Standardsystem SHM.Foundation aus. Diese Kombination macht es möglich, von den bisher üblichen zeitbasierten Inspektionen auf zustandsbasierte Inspektionskonzepte umzustellen.

Auch für Onshore-Windparks ist eine ganzheitliche Überwachung sinnvoll. Sie ermöglicht es, den Betrieb auf allen Ebenen zu optimieren und so die Betriebskosten zu reduzieren. Ein zusätzlicher Vorteil ist die exakte Aussage über die insgesamt verbrauchte Lebensdauer. Damit fußt die Bewertung zum Weiterbetrieb der Anlage auf den real aufgetretenen Ermüdungslasten. Im Gegensatz zur Bewertung mit konventionellen Methoden kann so das gesamte Weiterbetriebspotenzial ausgeschöpft werden.

Abhängig von Standort und Betriebsweise einer Windenergieanlage (WEA) variiert die Schwingungsbeanspruchung – insbesondere des Turms – stark. Das Monitoring-System SHM.Tower erfasst diese Beanspruchungen über einen integrierten Sensor. Durch den permanenten Abgleich der aktuellen RMS-Werte mit den geltenden Normen – z.B. ISO 10816-21 und VDI 3834 – ist der Zustand der Anlage jederzeit auf den ersten Blick erkennbar. Turbineneinstellungen und Betriebsweise können kontinuierlich und proaktiv optimiert werden. Bei Überschreitung von im Vorhinein definierten Schwellwerten gibt das System Warnmeldungen aus. WEA mit übermäßiger Beanspruchung werden so sofort identifiziert, Gegenmaßnahmen können eingeleitet werden.

Windenergieanlagen werden üblicherweise für eine Lebensdauer von 20 Jahren entworfen. Am Ende dieser Entwurfslebensdauer existiert aber häufig ein großes Potenzial für eine Laufzeitverlängerung. Die Entscheidung darüber erfolgt im Rahmen eines Weiterbetriebsgutachtens. Bisher stützten sich diese Analysen meist auf historische Betriebs- und Winddaten sowie Turbulenzgutachten. Durch konservative Lastannahmen und die unzureichende Berücksichtigung der Windrichtung – und damit der Verteilung des Lebensdauerverbrauchs auf den Turmquerschnitt – wird das gesamte Potenzial für einen möglichst langen Weiterbetrieb jedoch oftmals deutlich unterschätzt.

SHM.Tower berechnet die real auftretenden Lasten anhand der im Turm gemessenen Beschleunigungen und ermöglicht so eine windrichtungsspezifische Aussage über den tatsächlichen Lebensdauerverbrauch jeder individuellen WEA. Auch kritische Extrembedingungen werden direkt erfasst. Somit basiert die Lebensdauerprognose nicht mehr nur auf Annahmen. Die Weiterbetriebsdauer kann maximiert und das gesamte Ertragspotenzial erschlossen werden.