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Die Chancen digitaler Technologien

Der Anbruch einer neuen Ära: Wie die Windbranche von Erkenntnissen aus Big Data profitiert

Die Zukunft der Windenergie wird kein „Business as usual“, da neue Erkenntnissen aus großen und komplexen Datenmengen eine neue Ära für die Windbranche einläuten. Wie wird sich deshalb das gesamte digitale Unternehmen verändern, wie treibt die Digitalisierung die Entwicklung von Innovationen an und wo eröffnen sich neue Chancen?

Große Datenmengen, große Ideen

Die Ära der Digitalisierung

Ein Zettabyte oder 1x1021 – das sind 1,5-mal so viele Sandkörner wie an allen Stränden der Welt. Schätzungen besagen, dass das Volumen der gespeicherten digitalen Daten bis 2020 40 Zettabyte übersteigen wird – eine astronomische Datenmenge mit genauso großem Potential. Aber Big Data ist in der Windbranche nichts Neues. Windenergieanlagen wurden bereits vor über einem Jahrzehnt vernetzt und einige Unternehmen installierten bereits vor mehr als zwei Jahrzehnten Sensoren. Von Energieleistung bis hin zu Wetterbedingungen haben diese Sensoren so gut wie alle Betriebsdaten aufgezeichnet. Jetzt stellt sich die Frage, wie sich aus den angehäuften Datenbergen nützliche Erkenntnisse ziehen lassen, denn das wird die Entwicklung von Innovationen im Bereich der erneuerbare Energien beschleunigen. 

Remote diagnostic center in Brande, Denmark

Heute nützliche Erkenntnisse sammeln für intelligentere Windenergie von Morgen

Siemens ist seit über 30 Jahren ein Wegbereiter im Bereich Windenergie und war das erste Unternehmen weltweit, das standardmäßig Datensensoren in seinen Off- und Onshore-Windenergieanlagen installierte. Heute verfügt Siemens über das weltweit größte Volumen historischer Daten – und diese Datenbank wächst dank der Datenerfassung in weltweit über 10.000 Windenergieanlagen täglich. Im Inneren der Windenergieanlagen übertragen über 300 Sensoren jeden Tag kontinuierlich über 200 Gigabyte an Informationen an das hochmoderne Ferndiagnosezentrum von Siemens in Brande, Dänemark. Dank erweiterten Analysen und Monitoring durch Mitarbeiter rund um die Uhr kann dieses Datenrohmaterial zu nützlichen Erkenntnisse verarbeitet werden.

Remote diagnostic center in Brande, Denmark

Große Datenmengen für größere Ergebnisse

Andere Unternehmen konzentrieren sich auf einen reinen IT-Ansatz, Siemens aber setzt auch auf das Potential seine Mitarbeiter und die Erfahrung als Originalhersteller (Original Equipment Manufacturer, OEM), um Vorgänge nicht nur zu erkennen, sondern auch die Ursachen zu verstehen. So kann Siemens ungeplante Ausfallzeiten vorhersehen und verhindern, Windparks zustandsbasiert überwachen und warten sowie den Lebenszyklus von Windenergieanlagen deutlich verlängern. Durch die Nutzung der digitalen Erkenntnisse sorgt Siemens für noch weitreichendere Ergebnisse, die in die Entwicklung neuer Anwendungen und Lösungen einfließen, um die Technologie von Windenergieanlagen weiter auszubauen, sowie die Entscheidungsfindung verbessern und Geschäftsmodelle revolutionieren.

Entdecken Sie wie Big Data neue Möglichkeiten für die Windindustrie schaffen.
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Optimierung des Betriebs

Das digitale Unternehmen ausbauen

Der Schlüssel zur Optimierung von Windenergie liegt – wortwörtlich – in der Zukunft. Ein digitales Modell nutzt die Daten, die von den Sensoren der Windenergieanlagen kontinuierlich an das Ferndiagnosezentrum übertragenen werden, um den Zustand der physischen Anlage zu bewerten. Mit diesen digitalen Modellen werden Wetter, Komponenteninformationen, Service-Berichte und die Leistung ähnlicher Turbinenmodelle innerhalb der globalen Flotte von Siemens genutzt, um genau zu bestimmen, wann und wie eine Windenergieanlage gewartet werden sollte – und zwar Tage, Wochen, Monate und sogar Jahre im Voraus. Diese Vorhersagen verringern ungeplante Wartungen und Ausfallzeiten und sorgen so für einige zusätzliche Wochen gewinnbringender Produktion.  

Künftig könnte der Erfolg eines Windparks davon abhängen, wie gut das digitale Modell ist, wie reibungslos operative Daten eingespeist werden können und wie gut sich aus den daraus abgeleiteten Daten die Zukunft vorhersagen lässt. Im Diagnosezentrum  führen über 130 Analytik-Experten jährlich mehr als 34.000 Datenanalysen durch. Dank Schwingungsdiagnosen können Unregelmäßigkeiten erkannt werden, die auf mögliche langsam oder schnell fortschreitende Schäden hindeuten. Über 99 % aller Antriebsstrangschäden werden so richtig vorhergesagt. Der Vorteil liegt in den Ersparnissen und der Planung: neue Teile können im Voraus bestellt werden und der Service kann in die Nebensaison verschoben werden.

 

Wenn die Techniker vor Ort sind steht über das Siemens Monitoring Operations and Registration System (MORS) ein Bericht über die Probleme sowie datengetriebene Lösungen zur Verfügung. Bei jedem Vorfall an einer Windenergieanlage, ob reaktiv oder proaktiv, wird ein MORS-Diagnosefall gespeichert, der in einer Datenbank mit über zwei Millionen Fällen erfasst wird. Zu jedem Fall wird basierend auf einer Analyse früherer Vorgänge eine Lösung des Problems aus der Ferne vorgeschlagen. Bei einer so vielfältigen Datenbank löst Siemens 85 % aller eingegangenen Alarme innerhalb von 10 Minuten aus der Ferne. 

Digitale Lösungen

Leistungssteigernde Anwendungen

Big Data bieten der Windbranche die Chance, die Leistung dank fortschrittlicher Technologien zu steigern. Als Originalhersteller nutzt Siemens die operativen Daten der Sensoren, um basierend auf den spezifischen Anforderungen der Windenergieanlage oder des Kunden passende Lösungen zu finden. 80 % aller datengetriebenen Anwendungen von Siemens sind Stand Alone-Versionen, sodass Kunden mit derselben Infrastruktur mehr Energie erzeugen können. 

Das Siemens Power Curve Upgrade (PCU) ist ein dreiteiliges Paket, das die Blattoberfläche erweitert, sodass der Wind von der Windenergieanlage besser genutzt werden kann. Die High Wind Ride Through-Funktion (HWRT) stabilisiert die Energieleistung bei extremen Windbedingungen. Wenn ein bestimmter Schwellwert erreicht wird, drosselt das System automatisch die Produktion, sodass die Windenergieanlage weiter läuft, statt herunterzufahren. Mit der Operation With Ice-Lösung (OWI) von Siemens können der Blatteinstellwinkel und die Geschwindigkeit per Fernzugriff angepasst werden, um auch bei widrigsten Klimabedingungen einen gleichmäßigen Betrieb zu gewährleisten. Datengetriebene Upgrades optimieren die Anlagen im Hinblick auf den Lebenszyklus des Projekts. 

Dynamische Geschäftsmodelle

Revolutionäre Geschäftsmodelle

Dank des datengetriebenen Ansatzes zur Maximierung der Effizienz von Windenergieanlagen und ihrer Verfügbarkeit können Windparks Big Data zu ihrem Vorteil nutzen. So kann nicht nur die Produktion bei gleichzeitig kleineren Lebenszyklen gesteigert werden, sondern es eröffnen sich auch neue Chancen für Wachstum und wettbewerbsfähige Nachhaltigkeit. Datengetriebene Unternehmen können im Vergleich zu Firmen, die keine datengetriebenen Prozesse nutzen, ein um fünf bis sechs Prozent höheres Ergebnis bzw. eine höhere Produktivität ausweisen. Diese Steigerungen könnten in der Windbranche den entscheidenden Unterschied bei Rekordgewinnen in Millionenhöhe ausmachen. 

Siemens unterstützt Energieunternehmen bei der Entwicklung von Geschäftsmodellen, die speziell darauf zugeschnitten sind, durch die Erfassung, die Feinabstimmung und schließlich die gewinnbringende Nutzung von Daten einen Mehrwert zu schaffen. Durch eine zustandsorientierte Instandhaltung, einen effizienteren Einsatz von Ressourcen und ein verbessertes Flottenmanagement hilft Siemens Kunden dabei, aus ihren Windparks neue Werte zu ziehen. Die neuen Geschäftsmodelle gehen weg von den herkömmlichen Pay-As-You-Go Prinzipien. Stattdessen wird die Zukunft der Windenergie durch vorausschauend geplante Serviceeinsätze, Ferndiagnose und flexible Lösungen gekennzeichnet sein. In der heutigen vernetzten Welt können Big Data Windenergiefirmen dabei unterstützen, in den nächsten Jahrzehnten sichere und nachhaltige Energie zu produzieren. 

Service von Windenergieanlagen digital erweitern

0

Windenergieanlagen

1 GWh/a

Jährliche Leistung

0 %

Proaktive Erkennung von Rissen an der Getriebeverzahnung

Datengetriebene Workflows für Windenergieanlagen

0 TB

situationsbezogene Daten

2 Millionen

MORS-Fälle

0 %

der Alarme können per Fernzugriff gelöst werden