Damit der Windenergie nicht die Puste ausgeht: Rentable Retrofits von SKF

 

Abb. 1: Für Windenergieanlagen hält SKF u. a. Wälzlager, Schmiersysteme, Dichtungen sowie Zustandsüberwachungs- und Ferndiagnosesysteme bereit – auch zur Nachrüstung (Bild: ERG)

Immer mehr Windenergieanlagen kommen langsam in die Jahre. Außerdem läuft demnächst die deutsche Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz aus. Beides zusammen gefährdet die Wirtschaftlichkeit unzähliger Altanlagen. Um der wachsenden Ausfallwahrscheinlichkeit der betagten Anlagen entgegenzuwirken und deren Stromgestehungskosten zu senken, bietet SKF eine ganze Reihe ebenso kostengünstiger wie effizienzsteigernder Maßnahmen an.

Als führender Hersteller betriebswichtiger Komponenten gehört SKF zu den Pionieren der Windenergie-Technik (Abb. 1): Seit je her stattet das Unternehmen die Hersteller von Windenergieanlagen bzw. Energieversorger u. a. mit maßgeschneiderten Wälzlagern, Schmiersystemen, Dichtungen sowie Zustandsüberwachungs- und Ferndiagnosesystemen aus. Damit der sauberen Windenergie nicht die Puste ausgeht, hält SKF auch für den Aftermarket Lösungen bereit, mit denen sich die Gesamtbetriebskosten spürbar senken lassen.

Wälzlager wiederaufarbeiten

Zu diesen effizienzsteigernden Maßnahmen gehört beispielsweise die professionelle Wiederaufarbeitung („Remanufacturing“) von Wälzlagern (Abb. 2). Dadurch kann die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen gesteigert werden, während ihr Wartungsaufwand schrumpft. Außerdem fällt die Wiederaufarbeitung eines Lagers in aller Regel etwa 20 bis 50 Prozent günstiger aus als die Anschaffung eines neuen Lagers, was der Rentabilität der Anlagen entgegenkommt und somit die Wettbewerbsfähigkeit der Betreiber fördert.

Abb. 2: Professionell wiederaufgearbeitete Windenergie-Lager sind zwischen 20 und 50 Prozent günstiger als neue – aber (mindestens) genauso gut

Neben den ökonomischen Vorzügen hat eine solche Wiederaufarbeitung zugleich ökologische Vorteile: Da sich in ihrem Rahmen viele Bauteile recyclen lassen, ist sie eine deutlich nachhaltigere Lösung als der komplette Ersatz abgenutzter Komponenten durch fabrikneue und entsprechend teure Teile. Beispielsweise verbraucht das Remanufacturing eines Lagers nur rund ein Zehntel der Energie, die für die Herstellung eines neuen Lagers benötigt wird. Selbstverständlich sind die wiederaufgearbeiteten Lager trotzdem keine „zweite Wahl“, weil sie von den Spezialisten bei SKF genauestens an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden.

Hinzu kommt, dass Demontage, Wiederaufarbeitung und Wiedereinbau einen vergleichsweise flotten „Turnaround“-Prozess darstellen: In vielen Fällen ist das Remanufacturing schneller erledigt als die vollständige Bestellabwicklung für ein neues Lager dauert. So bietet das zirkuläre Wirtschaftsmodell, das der Wiederaufarbeitung zugrunde liegt, eine äußerst kostengünstige und effiziente sowie umweltfreundliche und zudem zügige Alternative zum überholten „Wegwerf-Prinzip“: Während „Neu-Besteller“ noch warten, profitieren die Wiederaufarbeitungskunden von der hohen Verfügbarkeit der instandgesetzten Lager und maximieren dadurch ihre Stromerzeugung. Das gilt umso mehr, als die Wiederaufarbeitung bei Bedarf auch noch durch Schulungen und Beratungen zur Optimierung der Betriebsbedingungen ergänzt werden kann.

Nachschmierung nachrüsten

Zum „Gesamtlebenszyklus-Ansatz“ für Windenergieanlagen gehören bei SKF nicht nur Lager, sondern auch Schmiersysteme – schließlich trägt eine ordnungsgemäße Schmierung maßgeblich zur ordnungsgemäßen Funktion der Wälzlager bei. Allerdings gestaltet sich die bedarfsgerechte Schmierung mitunter schwierig; insbesondere an entlegenen bzw. schwer zugänglichen Anlagen: Dort sind manuelle Tätigkeiten ebenso aufwendig wie teuer und trotzdem fehleranfällig.

Abb. 3: Die Nachrüstung von automatischen Schmiersystemen amortisiert sich meist sehr schnell, weil sie (manuellen) Schmierungsfehlern sowie ungeplanten Stillständen vorbeugen, die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen erhöhen und die Wartungsintervalle verlängern

Um diesen Kostenblock zu minimieren, bietet SKF automatische Schmiersysteme an, die sich in Bestands-Anlagen problemlos nachrüsten lassen (Abb. 3). Beispielsweise liefern WindLub-Zentralschmiersysteme den Schmierstoff selbsttätig in der richtigen Menge zur rechten Zeit an die richtige Stelle. Derartige Systeme lassen sich kundenspezifisch auslegen und sind zudem als Komplettlösung für Pitch- und Azimutlager sowie für Hauptwellen- und Generatorlager verfügbar. Auch offene Zahnradanwendungen in der Gondel können damit geschmiert werden.

So oder so amortisieren sich die automatischen Schmiersysteme meist sehr schnell, weil sie (manuellen) Schmierungsfehlern sowie ungeplanten Stillständen vorbeugen, die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen erhöhen und die Wartungsintervalle verlängern. Zusätzliche Einsparpotenziale erschließen sie durch ihren effizienten Umgang mit dem Schmierstoff: Eine äußerst präzise Dosierung gemäß der Devise „So wenig wie möglich, aber so viel wie nötig“ lässt sich mit Hilfe der Einstellungen im entsprechenden Pumpensteuergerät leicht realisieren. Unter dem Strich kann also auch die Modernisierung der Schmierungstechnik helfen, die Rentabilität alternder Windparks abzusichern – erst recht, seit SKF mit der „Rolling Maintenance“-Initiative auch ein Wiederaufarbeitungskonzept für Pumpenaggregate verfolgt: Das bietet ähnliche Vorteile wie das Remanufacturing von Wälzlagern.

Ausdauernder abdichten

Abgesehen von den Lagern und Schmiersystemen spielen nicht zuletzt die verbauten Dichtungen eine wichtige Rolle für einen möglichst störungsfreien Betrieb der Windenergieanlagen. Das gilt insbesondere für die Hauptwellendichtungen, die äußere Einflüsse vom Hauptlager und den Getriebekomponenten fernhalten und das Austreten von Schmierstoffen verhindern sollen. Eigens zu diesem Zweck hat SKF die Radialwellendichtringe der HRS-Reihe entwickelt (Abb. 4). Wie mehrjährige Praxiseinsätze in aller Welt gezeigt haben, können diese Dichtungen – wegen ihrer besonderen Geometrie – Leckagen drastisch verringern. Außerdem weisen sie dank der Verwendung von G-ECOPUR® (ein von SKF selbst entwickeltes und produziertes Polyurethan) viel bessere Verschleißeigenschaften auf als „handelsübliche“ Wellendichtringe.

Abb. 4: Durch ihre ausgezeichnete Dichtwirkung und ihre überlegene Haltbarkeit können die einfach zu installierenden HRS- (links / Mitte) und GR06-Dichtungen (rechts) die Zuverlässigkeit von Windenergieanlagen maximieren und deren Instandhaltungsaufwand minimieren

Zur Nachrüstung sind die HRS-Dichtungen auch als „Split-Ausführung“ erhältlich – in Form einer geschnittenen Dichtung samt einer Zugfeder mit offener Verbindungsstelle. Zugfeder und Dichtung können um fixe Bauteile herumgeführt werden. Die Zugfederenden werden in Position mittels Federschloss einfach verschraubt, während die Dichtung keine weitere Behandlung benötigt und sich der Schnittspalt zwischen den Enden im eingebauten Zustand von selbst vollständig schließt. So erübrigt sich eine aufwendige Klebung oder Schweißung, was die Montage deutlich erleichtert. Zu diesem Zweck wurde außerdem das Dichtungsprofil so gestaltet, dass es Einbau-Fehler weitgehend ausschließt. Gemessen am durchschnittlichen Austausch-Aufwand für Gummi-Gewebedichtungen lassen sich mit dieser Lösung bis zu 50 Prozent der sonst erforderlichen Arbeitsstunden einsparen.

Ein vergleichbar montagefreundliches Konzept hat SKF auch bei den Hochleistungs-Axialwellendichtungen GR06 umgesetzt. Durch ihre ausgezeichnete Dichtwirkung können HRS und GR06 die Zuverlässigkeit von Windenergieanlagen maximieren, während ihre überlegene Haltbarkeit dazu beiträgt, den Instandhaltungsaufwand in den Gondeln zu minimieren. Beispielsweise sind sie signifikant abriebfester als Dichtungen aus dem nächstbesten Elastomermaterial.

Zustände überwachen statt kriegen

Um ebenso nervtötenden wie teuren Ausfällen vorzubeugen, bietet sich im Endeffekt auch eine Zustandsüberwachung an. Dafür hat SKF – neben der vielfach bewährten WindCon-Lösung – nun auch eine besonders kompakte und erschwingliche Variante im Programm: Das Multilog Online-System IMx-16Plus (Abb. 5) lässt sich problemlos mit anderen Geräten vernetzen und bietet die Möglichkeit, von einem zentralen Standort aus eine einzelne Maschine oder ganze Anlagen zu überwachen. Zur frühzeitigen Fehlererkennung empfängt der SKF Multilog IMx-16Plus mobile Daten via GPRS sowie LTE und ist zusätzlich mit Ethernet-Schnittstellen ausgestattet (RJ45 oder Wi-Fi). Neben 16 analogen Eingängen – die typischerweise für Schwingungs- und Temperatursensoren genutzt werden können – verfügt er außerdem über vier digitale Eingangskanäle und eine Schnittstelle zur Anlagensteuerung.

Abb. 5: Kostengünstige Zustandsüberwachungslösungen wie das neue Multilog Online-System IMx-16Plus beugen überraschenden Ausfällen vor und bieten zudem die Möglichkeit, sich mit Ferndiagnose-Experten von SKF zu vernetzen

Das Frühwarnsystem kann leicht nachgerüstet werden, schützt vor überraschenden Stillständen und kommt somit letztlich dem Bestreben nach einer möglichst störungsfreien und folglich effizienteren Stromerzeugung der bestehenden Windenergieanlagen sehr entgegen. Bei Bedarf können sich die Nutzer via Cloud sogar mit SKF Experten vernetzen, um Problemfälle zu klären.

Fazit

Die Energiewende ist rein technisch sicher weitgehend realisierbar, hat es politisch aber nicht immer leicht. Damit sich die bisherigen Investitionen in Erneuerbare Energien nicht nur in ökologischer, sondern auch in ökonomischer Hinsicht auszahlen, bietet SKF den Erzeugern „sauberen“ Stroms ein ganzes Bündel von Optionen zur Effizienzsteigerung bereits existierender Anlagen an.

Weitere Informationen

Wer sich für das Thema „Remanufacturing“ interessiert, sollte sich den 11. April vormerken: Dieser Donnerstag ist „ReMan Day“ – mit zahlreichen Aktionen auf dem gesamten Globus. Auch SKF will sich wieder beteiligen. Nähere Informationen hier: https://remanday.org/

Außerdem spielt Remanufacturing bei der WindEurope-Konferenz eine bedeutende Rolle. Besucher der Veranstaltung im spanischen Bilbao finden SKF in der Zeit vom 02. bis 04. April in Halle 3 am Stand B30. Dort kann man sich ein wiederaufgearbeitetes Lager „live“ anschauen. Zudem wird Raimond Breuker, Direktor „Energy Industries“ bei SKF, einen Vortrag über die „Kreislaufwirtschaft in der Windenergiebranche“ halten.