Konzept zur Sicherheit von Windenergieanlagen (WEA)

Sicherheitseinrichtungen lassen sich in zwei Kategorien einteilen

- Inhärente, sich selbst steuernde Sicherheitseinrichtungen

- Aktive, fremd angeregte  Sicherheitseinrichtungen

Angestrebt und bevorzugt werden sollten natürlich die inhärenten Sichereinrichtungen. Sie ergeben den größten Sicherheitsgewinn.

Aktive Sicherheitseinrichtungen müssen durch redundante und diversitäre technische Einrichtungen oder Prozesse abgesichert werden. Sie erfordern den höchsten materiellen Einsatz. In der Technik sind daher diese Aufwendungen  nicht zu vermeiden.

Einsträngige Sicherheitseinrichtungen sind keine bzw. keine zuverlässigen Sicherheitseinrichtungen.

Hat man hochwertige Sicherheitseinrichtungen entsprechend ausgeführt und eingesetzt, können sichere aktive Maßnahmen abgeleitet werden.

Die Schwachstelle einer technischen Einrichtung sind vorzugsweise die dynamisch beanspruchten Bauteile. Darum wird hier für die Überwachung, für die Sicherheitseinrichtungen und für die Instandhaltung, der größte technische Aufwand erforderlich.

Bei einer Windkraftanlage treten bevorzugt Schwachstellen an folgenden Komponenten auf :

-den Rotoren( die Rotorblätter ), den rotierenden Teilen der Kraftübertragung, der Lagerung und dem Getriebe.

Die elektrische Einrichtungen und Ausführungen sind hier noch nicht betrachtet.

Statisch beanspruchte Bauteile werden längerfristig über Ermüdung der Bauteile geschädigt. Diese hochbeanspruchten Bauteile können aber über Berechnungsmodelle festgelegt und über regelmäßige Wiederholungsprüfungen überwacht werden.

Weitere wichtige Bauteilbeanspruchung sind durch Umwelteinflüsse  belastet. Korrosion, Temperatur, Feuchtigkeit und Salze belasten die technische Einrichtung. Dieses Gebiet der Bauteilbeanspruchung ist durch ausreichende Vorsorgemaßnahmen in Schutzeinrichtungen beherrschbar. Schädigungen der Bauteile sind aber nur mit erhöhtem Aufwand abzuwenden.

Entscheidend für einen sicheren Betrieb einer technischen Anlage ist:

- die lückenlose Betriebsüberwachung der Anlage

Die Daten der Betriebsüberwachung liefern die Eingangsdaten für vorgedachte neuronale Netzwerke (Logiken) . Hieraus ergeben sich Rückschlüsse, Gegenmaßnahmen oder Aktionen. Spontane Entscheidungen werden nicht mehr notwendig( „Sie sind auch meistens falsch“).

Gravierende Schadensarten sind heute:

- Rotor-Rotorblattschaden:

- Versagen der Abschaltung:

- Versagen der Nachführung

Diese o.g. Störungen führen heute oft zur völligen Zerstörung der Windkraftanlage. Der Rotor erzeugt die größte Krafteinleitung in die Bauteile der Windkraftanlage.

Bei den heute in Betrieb befindlichen Windkraftanlagen muss man sich auf die bestehenden technischen Sicherheitseinrichtungen verlassen. Änderungen wären zu teuer.

Neue und bedeutend größere und teure Windkraftanlagen sollte man durch neue und „sichere“ Sicherheitseinrichtungen vor der völligen Zerstörung schützen.

Das hier vorgeschlagene Konzept beruht auf den Überlegungen aktive Bauteile vor der Havarie der Gesamtanlage zu entkoppeln oder zu entfernen.

Das größte Gefahrenpotential einer Windkraftanlage geht vom Rotorsystem aus. Die Rotorflügel. Sie  treiben die Windkraftanlage an und prägen entsprechende Kräfte und Momente den Folgesystemen auf.

Es gibt in der Technik verschiedene Beispiele, um Rettungssysteme zu aktivieren.

Bekannt sind Rettungssysteme aus der Raumfahrt. Z.B. Zur Rettung der Astronauten wird bei einer Havarie beim Start die Kapsel gezielt von der Trägerrakete abgesprengt und in sicherer Entfernung gelandet.

Es wäre also vorstellbar auch hier, bei einer Windkraftanlage, ein vergleichbares System zu installieren. Der Rotor wird bei drohender Havarie der Windkraftanlage vom Rest der Anlage abgesprengt. Der Rotor wäre zwar verloren aber die restliche Anlage hätte die drohende Havarie schadlos überstanden.

Diese Ausarbeitung ist nur ein kleiner Beitrag. Villeicht sind neue, lohnende Gedankengänge dabei.

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