Die Klimakrise und das zunehmende Interesse an Umweltfragen, die schwindenden Kohlevorkommen sowie langfristig steigende Öl- und Gaspreise sind Faktoren, die in den letzten Jahrzehnten dazu geführt haben, dass sich die Welt für erneuerbare Energiequellen interessiert. Dazu gehört auch die Windenergie, die in den letzten Jahren weithin Anerkennung und große Popularität erlangt hat. Zu den weltweit führenden Ländern und Vorreitern bei der Nutzung der Windenergie in großem Maßstab gehört Dänemark, das im Jahr 2019 47% seines Energiebedarfs aus dieser Quelle bezog.

Am 27. Dezember 2020 fiel der Anteil der Kohle an der Stromerzeugung in Polen hingegen zum ersten Mal unter 50%. Dies ist u. a. auf die bisher höchste Produktion von Windkraftanlagen zurückzuführen. Laut dem Global Wind Report machte die Windenergie 2019 15% des gesamten Strombedarfs in den Ländern der Europäischen Union aus. Den Forschern zufolge wird dieser Trend in den nächsten fünf Jahren stetig zunehmen.

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ist ein Informationssystem, dessen Hauptzweck darin besteht, den Produktionsprozess zu überwachen und die Produktionseffizienz zu steigern, indem Daten von Produktionsanlagen gesammelt und analysiert werden. Es steht zwischen den Geräten zur Steuerung, Messung und Ausführung (z. B. SPS-Steuerungen, E/A-Module, Sensoren und Zähler) und dem Bediener einer Maschine, einer ganzen Produktionslinie oder sogar einer ganzen Fabrik oder Gruppe von Fabriken. Ein SCADA-System ermöglicht nicht nur die Datenerfassung und -visualisierung, sondern auch die Prozesssteuerung und Alarmierung.

Bei Windkraftanlagen besteht der Hauptvorteil des Einsatzes von SCADA-Systemen in einer erheblichen Senkung der Wartungskosten für die Anlagen. Durch die Erkennung von Fehlern und Störungen im Betrieb von Windturbinen und oft sogar von Symptomen zukünftiger Fehler ist es möglich, eine Komponente schnell zu erreichen und zu reparieren oder auszutauschen, wodurch die Ausfallzeit minimiert wird. Für schwer zugängliche oder abgelegene Anlagen, z. B. in der Ostsee, bedeutet die Möglichkeit der Fernablesung von Fehlersymptomen eine erhebliche Reduzierung der Kosten, die mit der Anreise und der Arbeit von Servicetechnikern verbunden sind. Durch die Analyse der Daten über den Betrieb der Turbinen, die Umweltbedingungen und die auftretenden Störungen sind auch vorbeugende Maßnahmen möglich, die die ununterbrochene Lebensdauer der Turbinen verlängern.

Ein zweiter Hauptvorteil des Einsatzes von SCADA-Systemen besteht darin, dass die gewonnenen Daten für Prognosen und die Optimierung der Produktion genutzt werden können. Die Erzeugung von Energie aus erneuerbaren Quellen, insbesondere von Wind- und Sonnenenergie, unterliegt täglich starken Schwankungen. Andererseits steht nur noch eine begrenzte Speicherkapazität für den erzeugten Strom zur Verfügung. Es wird daher immer wichtiger, Angebot und Nachfrage so weit wie möglich anzugleichen - vor allem im Zusammenhang mit der Reform des Ausgleichsmarktes, die Anfang 2021 in Kraft tritt. Dadurch werden auch schlecht regelbare Windkraftanlagen zu Marktteilnehmern, für die eine unausgeglichene Energieerzeugung und -einspeisung in das nationale Stromnetz zusätzliche Betriebskosten verursacht. Die Kombination von SCADA-Systemen und fortschrittlichen Analysewerkzeugen ermöglicht es unter anderem, die Einstellungen der Windmühlenflügel auf der Grundlage von Wettervorhersagen zu programmieren, um ihren Betrieb an die Windgeschwindigkeit und -richtung anzupassen, was zu optimalen Produktionsniveaus führt.

Im Juli 2020 wählte ein führender dänischer Windkraftanlagenhersteller Sii Polen als Integrator von Lösungen, die das SCADA-System nutzen.

– Im Rahmen des Projekts sind wir für die Konfiguration und Kalibrierung der SPS-Steuerungen und anderer in der Windkraftanlage befindlicher Steuergeräte verantwortlich und für Erstellung einen standardisierten Kommunikationskanal (OPC-Standard), über den Echtzeitdaten in die SCADA eingespeist werden. Der Betreiber hat mit der von uns erstellten Visualisierung Zugriff auf die wichtigsten Daten des Energieerzeugungsprozesses. Er kann die Einstellungen der Turbine beeinflussen oder Entscheidungen über notwendige Servicebesuche treffen – sagt Szymon Woźnica, Business Development Manager im Kompetenzzentrum für Ingenieurdienstleistungen von Sii Polen.

Eine der interessantesten Herausforderungen, denen sich die Experten von Sii heute stellen, ist die Integration von Informationen, die direkt von der "Produktionslinie" kommen (gesammelt durch SCADA), mit externen Daten, einschließlich wirtschaftlicher Daten, z.B. prognostizierte Stromnachfrage oder der Preis pro kW, und Wetterdaten, z.B. Windgeschwindigkeit und -richtung, eintreffende Wetterfronten und viele andere.

– Dank der Fähigkeit und der Praxis, die Erfahrung des Kompetenzzentrums für Ingenieurdienstleistungen mit dem Wissen anderer Sii-Kompetenzzentren (z.B. Business Intelligence) zu kombinieren, sind wir in der Lage, unsere Kunden bei der Implementierung umfassender Werkzeuge zu unterstützen, die eine noch effizientere Produktion von Windenergie ermöglichen – versichert Piotr Żukowski, Head of Industry Public & Utilities bei Sii Polen.

Als zuverlässiger Partner von Unternehmen aus der Versorgungsbranche führt Sii Polen eine breite Palette von Projekten durch, darunter die Implementierung, Wartung und Entwicklung von Überwachungs- und Produktionsunterstützungssystemen. Wir sind erfahren in der Implementierung von SCADA-Systemen sowie in der Erstellung von spezieller Software, die mit Produktionsüberwachungssystemen zusammenarbeitet. Wir bauen SCADA-Systeme von Grund auf, programmieren und passen Sensoren und SPS an, integrieren sie mit anderen Systemen und sind in der Lage, den Bau einer Windkraftanlage zu unterstützen, sogar auf See.

Sii-Ingenieure führen für zwei der weltweit führenden Hersteller von Windkraftanlagen Projekte zur Sensorintegration mit SCADA-Systemen, zur Datenanalyse und zum Aufbau interner Plattformen auf Basis von Microsoft 365 durch.

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