PHOENIX CONTACT | UPDATE SPECIAL - Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact

Z A H L E N U N D FA K T E N Standort Verlust 15 % aller Windkraftanlagen- Standorte in Österreich sind „Cold Climate“-Standorte 15 % des Ertrags der jährlichen Energieerzeugung geht durch Vereisung verloren 7 bis 14 Tage im Schnitt vereist in Norddeutschland eine Windkraftanlage pro Jahr, in höheren Lagen an mehr als 30 Tagen Eiswurf/-fall 0° bis -20°C ist der Temperaturbereich, in dem sich Klareis, Raueis oder Reif(eis) bildet 400.000 € Verdienstausfall pro Jahr bei 14 Tagen Stillstand eines kleinen Windparks mit 12 Anlagen Maximale Eiswurfweite ein Eiswurf = herabfallende Eisstücke einer laufenden Windkraftanlage er la d e ufe n n A n l a g e Eisfall = herabfallende Eisstücke einer stillstehenden Windkraftanlage (teils beeinfl usst durch Winde) E i s f a l l Seifert-Formel Nabenhöhe = 120 m Rotordurchmesser = 140 m (Nabenhöhe + Rotordurchmesser) x 1,5 = Maximale Eiswurfweite (120 m + 140 m) x 1,5 = 390 m 390 m Auswirkung von Vereisung bei Windrädern Unfälle Service/Wartung Rotorunwucht Sicherheit Technik Finanzen 0 bekannte Fälle von Personen- schäden durch Eiswurf/-fall bei 29.000 Windenergie anlagen in Deutschland (Stand 2017) Eiswurf/-fall Leistungsverlust Materialermüdung 2 UPDATE SPECIAL Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact 50 gravierende Schäden an Windenergie- anlagen pro Jahr laut VdTÜV

W E G W E I S E R Wir erkennen Eis Liebe Leserinnen, liebe Leser, nicht die Vermutung, sondern die Gewissheit sollte unser Handeln lenken. Genau darum geht es, wenn wir Ihnen auf den folgenden Seiten das innovative Eiserkennungssystem von Phoenix Contact vorstellen. Die Windkraft ist eine der Schlüsseltechnologien im Ringen um klimaverträgliche Energieerzeugung. Das führt dazu, dass Wind- energieanlagen in Breitengraden und Höhenlagen aufgestellt wer- den, in denen es häufi ger zur Bildung von Eis an den Rotorblättern kommt. Die dann nötige Abschaltung führt zu unregelmäßiger Stromversorgung und verminderten Erträgen. Das Eiserkennungssystem von Phoenix Contact ist eine zuver- lässige, langlebige und nachrüstbare Möglichkeit, diesen Widrig- keiten technologisch zu begegnen. Doch lesen Sie selbst! Jörg Hildebrand, Industrie Management Erneuerbare Energien Bei den Blattläusen Erfahrene Industriekletterer montieren das Eiserkennungssystem von Phoenix Contact über den Wipfeln der Schwäbischen Alb | 04 HINTERGRUND Wo droht Vereisung? Immer höher – das betrifft nicht nur die Türme der Windenergieanlagen, sondern auch Breitengrade oder Höhenlagen der Aufstellorte. Ein geografi scher und technischer Überblick | 08 TECHNOLOGIE Wie wirkt das Pfl aster? Die Sensoren des Eiserkennungs- systems sind energieautark, übertragen ihre Messwerte drahtlos und messen die reale Situation am Blatt. Ein Blick auf den klebenden Innovationsträger | 12 PRAXIS Wie effektiv ist das System? Alles nur graue Theorie und glänzende Marketingtexte? Erfahrungen aus der Praxis und unabhängige Langzeittests zeigen, ob und wie effektiv die kapazitive Eiserkennung arbeitet | 16 Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact UPDATE SPECIAL 3

Phoenix Contact arbeitet mit spezialisierten Industriekletterern zusammen Im Team wird installiert und in Betrieb genommen Pflaster helfen Eine der Stärken des Eiserkennungssystems von Phoenix Contact ist die Möglichkeit, die Sensoren nachträglich zu installieren. Wir haben die Arbeit der Spezialisten in luftiger Höhe begleitet. E s ist kalt, die Sonne schiebt sich über die Gipfel der Bäume in der Schwä- bischen Alb. Selvin Keller zieht den Kragen hoch, die Handschuhe an und reißt am Seil des Starters. Knatternd springt der Viertakter an, der das Seilmoped antreibt. Mit einem zufriedenen Schmunzeln lässt sich der Industriekletterer von der Spezialapparatur nach oben ziehen. Oben, das ist in diesem Fall eines der Rotor blätter einer Windkraftanlage in rund 85 Metern Höhe. Es steht still und wartet auf den Einsatz des Experten. Sein Job: der Auf- trag von Eiserkennungssensoren auf dem Blatt. Rund eine Stunde wird er, schwebend an Seilen, konzentriert zunächst die Oberfläche des Blatts aufrauen, primern und dann den Sensor in Form eines Riesenpflasters sorg fältig aufbringen. Weiter auf Seite 11 à Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact UPDATE SPECIAL 7

80 % weniger eisbedingte Stillstandszeiten sind möglich. G R U N D L AG E N 200 Stunden mehr konnte eine Referenzanlage in Süddeutschland in einem Winter laufen. Eiskalte Fakten Die Szene ist typisch für das Einsatzgebiet des Eiserkennungssystems von Phoenix Contact. Der Wind- park, in dem Keller und sein Team im Einsatz sind, liegt in einer Höhenlage. Die Schwäbische Alb ist nicht nur sehr windhöﬃ g, sondern in der kühleren Jahreszeit schnell auch Temperaturen ausgesetzt, bei denen sich an den Rotorblättern größerer Wind anlagen Eis kristalle bilden können. Bei der Vereisung von Wind- energie anlagen gibt es regional große Unterschiede. Insbesondere in sogenannten Cold- Climate-Gebieten muss eine Windener- gieanlage (WEA) optimal auf die Vereisung der Rotorblätter vorbereitet sein. Bei diesen Cold-Climate-Gebieten werden zwei verschiedene Varianten unterschieden: Zum einen gibt es die Gebiete, in denen besonders tiefe Temperaturen auftreten, weil sie in Breitengraden liegen, die sehr weit nördlich oder auf der anderen Erdhalbkugel südlich beheimatet sind. Im Zuge des weltweiten Aus- baus der Windenergie werden solche Regionen immer attraktiver. Zum anderen gibt es Gebiete, in denen es verstärkt zu atmosphärischen Vereisungen kommt, weil sie etwa in be- sonderen Höhenlagen liegen. Hier streifen die Rotorblätter immer größerer Windmühlen durch tiefhängende Wolken- lagen und vereisen, auch wenn am Boden weder Eis noch Schnee vorhanden sind. 8

Vereisungsgefährdete Regionen weltweit > 30 days < 0 ºC Vor dem Hintergrund eines verstärkten globalen Zubaus von Windenergie werden auch diese klimatisch schwierigeren Standorte zunehmend genutzt. Um einordnen zu können, mit wie viel Vereisung zu rechnen ist, werden die Vereisungsklas- sen der IEC herangezogen (die IEC 61400 ist eine internationale Norm für Windenergieanlagen, die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) veröffentlicht wird). Solange es bei einzelnen Kristallen bleibt, kümmert das weder die Windenergieanlage WEA noch ihre Betreiber. Doch nimmt diese Vereisung zu, ändert sich diese Szenerie: • Bis zu 15 Prozent (siehe Interview ab Seite 16) der mög- lichen jährlichen Energiemenge verliert eine Windenergie- anlage, wenn sie nicht enteist wird. Denn Eis verändert die aerodynamischen Eigenschaften einer Windanlage. Ab einer Eisdicke von etwa 1 mm wird dieser Einfl uss signifi kant. Läuft die Anlage weiter, dann mit vermindertem Ertrag. Da das Abtauen unverhältnismäßig lange dauert, werden WEA bei drohender Eisbildung meist präventiv abgeschaltet und stehen still. • Die Vereisung geschieht ungleichmäßig. Dies führt zu Unwuchten der Rotorblätter, die ihre Kräfte auf alle Kompo- nenten der Anlage übertragen. Die stärkeren Schwingungen belasten das Material der Anlage stark und führen zu einer verminderten Lebensdauer. • Das Eis kann sich in Teilen lösen. Dieser Eisabwurf ist eine potenzielle Gefahr für Personen im Umkreis von mehreren hundert Metern rund um eine Windenergieanlage. Die Eis- brocken können von wenigen hundert Gramm bis zu mehre- ren Kilogramm schwer sein. Eine Anlage, die nicht enteist werden kann, muss im Falle von Eisbildung abgeschaltet werden. Diese Stillstandszeiten führen natürlich zu teils deutlichen Ertragsminderungen. Finanzielle Einbußen, die schnell dafür sorgen, dass technische Maßnah- men zur Eiserkennung und -vermeidung damit rentabel werden. • Eiserkennungssysteme sichern Rentabilität und Ertrag, • verlängern die Lebensdauer einer Anlage und • machen die Anlage betriebssicher. à GRU NDLA GEN

Eiserkennung – Systeme im Überblick Messung der Luftfeuchte oder die ultraschallbasier- te Eisdetektion. Egal, welche Variante zum Einsatz kommt, allen ist gemein, dass sie den Eisansatz nicht am Rotorblatt messen, sondern an einer Stel- le, an der gänzlich andere Bedingungen herrschen. Dies führt naturgemäß nicht zu einer besonders realistischen Einschätzung der Situation am Blatt und damit zu einer gezwungenermaßen sehr kon- servativen Auslegung der Messwerte, um mögliche Risiken zu vermeiden. Resultat: Die Anlage wird sicherheitshalber schneller abgeschaltet. Und: Ein automatischer Wiederanlauf ist nicht möglich, denn es kann nicht beurteilt werden, ob die Vereisung der Rotorblätter beendet ist. Vorteil der gondelbasierten Systeme: der vermeint- lich günstige Anschaffungspreis. Blattbasierte Eiserkennung Bei der blattbasierten Messung wird die Vereisung direkt an den Rotorblättern gemessen. Dabei wer- den zwei Messvarianten unterschieden: • Messung außen direkt am Rotorblatt mittels kapazitiver Sensorik, die Eis direkt erkennt und deren Dicke misst. • Messung innen am Blatt mittels faseroptischer oder piezoelektrischer Verfahren, wobei der Eis- ansatz über die Änderungen des Schwingungs- verhaltens des Rotorblatts berechnet wird. Es gibt mittlerweile einige Möglichkeiten, die Bildung von Eis zu erkennen. Die einzelnen Systeme zur Eiserkennung nutzen dabei unterschiedliche Technologien: • Messung der Umgebungstemperatur • Messung von Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit • Anemometer-Vergleiche • Optische Kamerasysteme • Veränderung der Leistungskennlinie, also der Leistungsabgabe der WEA • Eismessung direkt auf dem Rotorblatt (schwingungsbasiert oder per Widerstands- messung) Wichtig ist, wo gemessen wird. Der Unterschied zwischen der Vereisung am Rotorblatt und der Vereisung auf der Gondel ist häufig größer, als man gemein hin erwartet. Durch Faktoren wie Geometrie, Abmessung, Bewegung und Strömungsgeschwin- digkeit herrschen am Blatt ganz andere klimatische Einflüsse, die in der Form am Wettermast der Gondel fehlen. Aufgrund der Tatsache, dass die genannten Systeme sich stark in ihrer Genauigkeit unterschei- den, haben sie zum einen Einfluss auf den Ertrag, spielen aber auch in der Betrachtung der Sicherheit der Anlage eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund haben sich am Markt insbesondere zwei technische Lösungen, die gondelbasierte Eiserkennung und die blattbasierte Eiserkennung, etabliert. Gondelbasierte Eiserkennung Gondelbasierte Systeme sind klassischerweise am Wettermast der WEA montiert und messen bestimmte meteorologische Parameter, um die Möglichkeit von Eisansatz zu ermitteln. Dabei kom- men unterschiedliche Technologien zum Einsatz, wie z. B. der Vergleich zweier Anemometer, die 10 UPDATE SPECIAL Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact

I N S TA L L AT I O N Selvin Keller ist mit dem ersten Eiserken- nungssensor fertig. Die frostfreien Tempe- raturen lassen eine Applikation noch spät in diesem Jahr zu. Sinken die Temperatu- ren unter den Gefrierpunkt, verbindet sich der Kleber nicht mehr mit dem aufgerauten Blatt. Schlechte Voraussetzungen, um eine mindestens zehnjährige Lebensdauer der Anhaftung zu garantieren. Doch trotz kühler Temperaturen und einbrechender Dunkel- heit: Die Verbindung ist problemlos möglich. Der Industriekletterer hat den Flügel an der Installationsstelle gereinigt, aufgeraut, dann einen Aktivator aufgebracht und letztlich den Sensor angebracht. Sorgfältig achtet er dabei darauf, dass beim Kleben und Anpressen keine Blasen entstehen. Die Kanten werden zusätz- lich versiegelt. Keller bewegt sich behutsam und gekonnt über die Rotorblattoberfläche. In der Wind- branche heißen die Spezialisten nicht um- sonst auch Blattläuse. Er sucht den nächsten Applikationsort auf. Die Stellen, an denen die sieben Sensoren auf jedem Rotorblatt ihren Platz finden, sind vorher genau mit den Exper- ten des Windteams von Phoenix Contact be- sprochen und festgelegt worden. Sollte einer der Sensoren, der seine Daten an die Steue- rung in der Gondel funkt, ausfallen, bedeutet dies nicht den Ausfall des ganzen Systems, denn die redundanten Sensoren stellen eine reibungslose Eiserkennung auch dann sicher. Im Turm ist ein PLCnext Controller, eine leistungsstarke Industriesteuerung, installiert, die die Daten aufnimmt, auswertet und an die Leitstelle weiterleitet. Ab einer Temperatur von etwa 6 Grad können die Sensoren installiert werden Weiter auf Seite 14 à Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact UPDATE SPECIAL 11

G R U N D L AG E N Intelligentes Pfl aster Nils Lesmann, Produktmanager im Windteam von Phoenix Contact, erklärt das innovative Eis detektionspﬂ aster im Detail: Das System ist zur Applikation außen am Rotorblatt entwickelt worden. Die Elemente des Sensor pfl asters sind • die Trägerfolie, • eine Energieversorgungseinheit aus Solar- und Batteriezelle, • der Sensor selber und • eine Funkantenne, die die gemessenen Daten an die Phoenix Contact-Steuerung übermittelt. Die Folie, die wir Windtape nennen, kommt vom Hersteller 3M. Sie ist aus extrem robusten, abriebfesten Polyurethan- Elastomeren hergestellt und kann den Belastungen auf einem Rotorblatt jahrelang standhalten. Dabei sind die Bedingungen extrem: UV-Einstrahlung, enorme Temperaturschwankun- gen, Feuchtigkeit und natürlich Eiskristallisation, Staub als abrasives Element und permanente Fliehkräfte. Dement- sprechend sorgfältig muss beim Aufbringen gearbeitet werden. Die Kanten des Windtapes werden zusätzlich mit einem speziellen zweikomponentigen Kantenversiegler geschützt, der den jahrelangen Halt garantiert. Die autarke Energieversorgungseinheit aus fl exibler Solarzelle und der leistungsfähigen Batteriezelle kommt mit ihrer Puffer- funktion bis zu 1.000 Stunden ohne direktes Sonnenlicht aus. Sie ist außerdem jahrelang komplett wartungsfrei, versorgt den Sensor mitsamt seiner Elektronik und die integrierte Funkan- tenne mit Energie und ermöglicht so die kabellose Installation, vor allem auch in der Nachrüstung. Der Sensor misst über die Feldstärke direkt die Eisdicke. Die Veränderung der Impedanz an der Oberfl äche des Sensors gibt eine Auskunft über die Vereisung und ihre Dicke. Zusätzlich Eiserkennungssensor Per Impedanzmessung wird die tatsächliche Eisdicke gemessen Solarzelle Kabellose und langlebige Energieeinheit Funkantenne Datenübermittlung per Funk macht einen Kabelstrang überfl üssig Windtape Die 3M-Folie trotzt den Elementen viele Jahre lang 12 UPDATE SPECIAL Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact

Nils Lesmann (re.), Senior Project Manager im Windteam Phoenix Contact, ist vom System überzeugt „Das komplette System eignet sich ideal zur Nachrüstung.“ Nils Lesmann, Senior Project Manager Windteam Phoenix Contact wird die Temperatur gemessen. Dies lässt auch eine Beurteilung auf Eisfreiheit zu, ermöglicht also ein automatisches Wiederanfahren von Anlagen. Gerade in Gegenden, in denen es regelmäßig zu Vereisung kommt, ist das ein wichtiger Bestandteil des Systems, denn hier entfällt die zeitraubende Anfahrt der Techniker. Die Rohdaten werden von einer Funkantenne direkt an die Turbinensteuerung übermit- telt, die die Daten auswertet, interpretiert und an die Leitstelle des Parkbetreibers übermittelt. Durch die langlebige und stabile Funklösung ist eine Verkabelung nicht nötig. So eignet sich das komplette System hervorragend auch zur nachträg- lichen Installation in schon vorhandene Windkraftanlagen. 1000 Stunden sendet der Eiserkennungssensor auch in totaler Dunkelheit, ohne Sonnenlicht. Kosten und Nutzen Bei der Nutzung eines Eiserkennungs- systems direkt auf der Blattoberfl äche können eisbedingte Stillstandszeiten um bis zu 80 % jährlich reduziert werden. Bei einer Referenzanlage mit 3 MW Nenn- leistung in Süddeutschland konnten die eisbedingten Stillstandszeiten um 200 Stunden in einem Winter reduziert werden, was bei einer Vergütung mit 8 Cent pro kWh zu einem Mehrertrag von etwa 23.000 Euro geführt hat. Da das System auch für den automa- tischen Wiederanlauf (nach DNV GL) zertifi ziert ist, kann der Stillstand der Anlage durch Eisansatz auf ein ab- solutes Minimum reduziert werden. Eine Wartung durch einen zeitaufwändigen Besuch vor Ort ist nicht nötig. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Einrichtung der Sensoren per App. Sie führt die Monteure vor Ort durch die Installation. Die Mitarbeiter können den korrekten Einbau der Sensoren per Foto dokumentieren. Aus den Bildern extrahiert die App zudem die wichtigs- ten Sensordaten und überträgt sie dann an die Auswerteeinheit in der WEA. Auf diese Weise wird die Einrichtung stark vereinfacht und dem Techniker wird zeit- raubende Arbeit abgenommen. 13

 Herr Bülter, Herr Pukall – Sie sind in Deutsch- land die Ansprechpartner für die Kunden von Phoenix Contact, wenn es um die Eiserkennung geht? Björn Bülter: Richtig, wir sind in der deutschen Ver- triebsgesellschaft von Phoenix Contact seit einigen Jahren Teil des Teams, das sich mit allen Themen rund um die erneuerbaren Energien beschäftigt. Dabei liegt unser Fokus hier im Bereich Windenergie, wodurch wir auch Ansprechpartner für unsere Kunden bezüglich der Eis erkennung sind.  Seit wann beschäftigt sich das Unternehmen mit diesem Problem, und welches ist unser Lösungs- ansatz? Oliver Pukall: Bereits auf der Messe Wind Energy in Hamburg 2018 haben wir in einem Exponat erstmals un- sere Lösung für die Eiserkennung gezeigt – damals mit herausragender Resonanz. Seitdem haben wir akribisch daran gearbeitet, das System voll serienreif zu machen, sowie Dienstleistungen und Prozesse so auszuprägen, dass wir das System inklusive schlüsselfertiger Installa- tion anbieten können. Damals war der Ansatz, Eis mittels kapazitiver Mes- sung direkt am Ort des Geschehens nachzuweisen, ganz neu und für alle Beteiligten extrem spannend. Denn alle anderen Systeme messen ja nicht das Eis, sondern nur Veränderungen der Windkraftanlage, die kombiniert mit Wetterdaten für eine indirekte Eiserkennung sorgen sollen.  Nach vielen Tests laufen die Eiserkennungs- systeme von Phoenix Contact auf einigen Anlagen im Echtzeiteinsatz, und es gibt erste handfeste Er- gebnisse. Wie bewährt sich die direkte Eiserken- nung durch Sensoren? Bülter: Wir konnten unser Eiserkennungssystem mitt- lerweile u. a. auf einer großen WEA in einem Windpark auf der Schwäbischen Alb im harten Alltag testen. Erste Ergeb nisse waren sofort sichtbar: Unser System ist einfach und schnell zu installieren und direkt nach Ins- tallation betriebsbereit. Zum Vergleich: Schwingungs- basierte Systeme brauchen eine teilweise mehrmona- tige Anlernphase. Außerdem konnte die Autarkie unseres Eiserken- nungssystems unter Beweis gestellt werden. Es werden keine Daten aus der WEA-Steuerung benötigt. Durch das direkte Erkennen von Eis muss eben nicht mehr in- direkt durch verschiedene Messwerte auf eine mögliche Vereisung hochgerechnet werden. Das macht die Nach- rüstung noch einmal deutlich einfacher, da kein anderes System gekoppelt werden muss. Zudem konnten im ersten Winter 2019/2020, obwohl das System erst Mitte Dezember installiert wurde und wir einen historisch milden Winter hatten, erste Eis- events detektiert werden, wobei Vergleiche tendenziell eine geringere Stillstandszeit mit unserem System ge- zeigt haben. „Es bildete sich bis zu 300 Kilo Eismasse an den Rotorblättern.“ Oliver Pukall, Key Account Manager Renewables Windenergie Phoenix Contact Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact UPDATE SPECIAL 17

„Das Potenzial für unser System ist enorm und wird noch zulegen.“ Björn Bülter, Key Account Manager Renewables Windenergie Phoenix Contact Björn Bülter ist ein bekanntes Gesicht in der deutschen Windkraftszene  Arbeitete das System von Beginn an fehlerfrei? Bülter: Ja, das System hat von Beginn an problemlos funktioniert. Lediglich die Positionierung einiger Senso- ren durch den Dienstleister war nicht ganz optimal. Das hat uns dazu bewogen, eine App zu entwickeln, die den Seilkletterer durch die Installation leitet und die Instal- lationsergebnisse im selben Zug dokumentiert. Pukall: Auf der diesjährigen Winterwind, der bedeu- tendsten Messe der Branche, wenn es um winterliche Bedingungen geht, wurde ein Vergleichstest von vier verschiedenen Systemen vorgestellt, den die unabhän- gige schweizerische Meteotest AG durchgeführt hat. Die Eiserkennungssysteme waren alle blattorientiert, also keine Systeme, die in der Gondel montiert sind. Die Windkraftanlage, auf der alle vier Systeme installiert waren, war eine in Schweden aufgestellte Vestas V90. Drei der Systeme waren schwingungsbasiert, nur unser System basierte auf der direkten Eiserkennung. Der Test zog sich über drei Jahre hin. Gesamt sorgte die Windkraftanlage an 5.700 Stunden für Strom. Es gab mehr als 60 einzelne Vereisungssituationen, die eine Gesamtdauer von gut 2.500 Stunden ausmachten. Dabei bildeten sich auf den Blättern teilweise bis zu 300 Kilo gramm Eismasse.  Das sind ja harte Bedingungen. Wird die Strom- erzeugung per Windkraft da überhaupt noch rentabel? Pukall: (schmunzelt) Naja, die Ergebnisse bestätigten unsere Erwartungen voll und ganz. Alle vier Systeme waren zuverlässig in der Lage, diese Eisbildung zu er- kennen. Unser System war sogar das erste, welches Eisbildung erkannte. Doch wie sie dann mit diesen Daten umgingen, war spektakulär verschieden. Die drei schwingungsbasierten Systeme hätten die Anlage früh- zeitig gestoppt, die Zeiten waren nur maximal 90 Minu ten auseinander. Unser System hätte das Windrad erst gute zwei Tage später angehalten. Per Kamera wurde die konkrete Situation am Blatt kontinuierlich festgehalten. So konnte gezeigt werden, dass dieser späte Halt kein Sicherheitsrisiko darstellte, da die tatsächlich vorhandene Dicke der Eisschicht erst anwuchs, als unser Eiserkennungssystem das Windrad anhielt. Die Eisbildung geschah am Blatt nämlich sehr ungleichmäßig. Der von der Norm vorgegebene Wert zum Abschalten der Anlage aus Sicherheitsgründen wurde tatsächlich erst sehr spät erreicht. Da die schwin- gungsbasierten Systeme aber gar nicht genau wissen, was sich am Blatt abspielt, haben sie wesent lich eher 18 UPDATE SPECIAL Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact

AU S D E R P R A X I S mit Abschaltung reagiert. First detect, last stop – eine schöne Bestätigung von unabhängiger Seite für unser System.  Welche technischen Erkenntnisse hat Phoenix Contact aus diesen Erfahrungen für andere Anlagen übernehmen können? Bülter: Es hat sich bestätigt, dass das ID-S Eiserken- nungssystem autark und unabhängig vom Windkraft- anlagen-Hersteller beziehungsweise blattunabhängig funktioniert. Aus den Abstimmungsproblemen mit dem installierenden Dienstleister, die für teilweise nicht op- timale Sensorpositionen gesorgt hat, haben wir gelernt und mit der Blade Intelligence App ein Hilfsmittel als Lösungsmaßnahme entwickelt. Pukall: Die Entwicklung der App ist ein schönes Beispiel für die Innovationskraft von Phoenix Contact. Wir haben zwar das System auf der Schwäbischen Alb sofort in Be- trieb nehmen können, aber bei der ersten Sichtung der Daten gemerkt, dass einige Sensoren nicht an der genau richtigen Position waren. Try-and-error ist aber viel zu teuer, wenn man mit Industriekletterern an stehenden Windkraftanlagen arbeitet. Das gefällt keinem Betreiber. So sind wir auf den Gedanken mit der App gekommen und haben die dank unserer eigenen Entwickler sehr schnell parat gehabt.  Wie hoch schätzen Sie das Potenzial an Anlagen ein, die dieses Eiserkennungssystem benötigen? Bülter: Bei Neuanlagen wird in Deutschland mittler- weile fl ächendeckend ein Eisdetektionssystem per Bau genehmigung gefordert. Bei Bestandsanlagen ist das oft eine standortabhängige Fallentscheidung. Hier kommt es darauf an, wie oft und wie lange die WEA wegen de- tektiertem Eis gestoppt wird. Zudem muss die Anlage noch eine gewisse Restlaufzeit haben, damit es zu ei- nem entsprechenden Return of Invest kommt. Bei etwa 30.000 WEA onshore in Deutschland schätze ich kon servativ, dass das bei mindestens 1.000 Anlagen zutrifft. Und das allein in Deutschland.  Björn Bülter Key Account Manager Renewables Windenergie Dipl.-Ingenieur Elektrotechnik 44 Jahre bjoern.buelter@phoenixcontact.de Oliver Pukall Key Account Manager Renewables Windenergie Energieelektroniker 47 Jahre oliver.pukall@phoenixcontact.de KONTAKT KONTAKT Das Innovationsmagazin von Phoenix Contact UPDATE SPECIAL 19

im Rotorblatt Das Eiserkennungssystem ergänzt die modulare Produktpalette rund um die Blade Intelligence, mit der Phoenix Contact die Überwachung und Verfügbarkeit von Windenergieanlagen auf ein neues Niveau hebt. Blade Intelligence nennt Phoenix Contact sein System zur Überwachung des Rotorblattes in Windenergieanlagen. Der Begriff beschreibt mehrere Technologien, die sowohl modular als auch vereint in neuen oder Bestandsanlagen zum Einsatz kommen. Neben der Eiserkennung umfasst Blade Intelligence auch Systeme zur Lastmessung und für die Blitzstrommessung. Die Lastmessung wird vor dem Hintergrund immer größerer Anlagen und damit längeren Blättern relevant. Die dynami- schen Kräfte werden mittels Dehnungsmessstreifen gemes- sen, die nahe der Blattwurzel auf die Innenseite der Rotor- blätter geklebt werden. Das System eignet sich ebenfalls für den Einsatz in neuen Anlagen oder als Retrofi t-Lösung Blitzeinschläge führen immer wieder zu Blattbeschädigun- gen und Elektronikausfällen. Mit dem Blitzstrom-Mess- system ist es nicht mehr nötig, die Ableiter auf Verdacht auszutauschen. Das Lightning-Monitoring-System LM-S erkennt und analysiert die Blitzstromstöße und ermittelt so die tatsächliche Belastung der Anlage. Alle vereint für die Anlage Das modulare Design der Lösung ermöglicht eine individu- elle Kombination der Einzellösungen je nach Anforderung. Speziell für den Einsatz am Rotorblatt entwickelte Sensoren liefern alle notwendigen Daten zur Verarbeitung in einer gemeinsamen Auswerteeinheit. Eine Erweiterung mit zu- sätzlicher Sensorik ist jederzeit möglich. Die Daten aller Sensoren werden über ein HMI-Webpanel visualisiert. Die einfache Bedienung will alle Funktionen schnell zugänglich machen und ermöglicht eine vollständi- ge Darstellung zur Zustandserfassung aller Rotorblätter. Mit einer digitalen Installationsunterstützung der Sensoren via App wird die Arbeit am Blatt noch einfacher. Bereits während der Anbringung und Einrichtung am Rotorblatt können die Position der Sensoren per Foto sowie weitere Informationen zur Montage in der App dokumentiert wer- den. Diese Daten werden an die entsprechende Steuerung übertragen. Kompatibilität punktet Dank offener Schnittstellen können die Module der Rotor- blatterkennung von Phoenix Contact auch in vorhandene Steuerungen implementiert werden. Eine Erweiterung mit zusätzlicher Sensorik ist ebenfalls möglich. Noch schneller Klarheit über den Zustand seiner Anlage erhält der Betreiber, wenn die Module zusammen in einer Schalt gerätekombination von Phoenix Contact zum Einsatz kommen, die auch die innovative Industriesteurung PLCnext Technology umfasst. Diese Auswerteeinheit inklusive Applikations-Software kann mittels der Fernwirkprotokolle Modbus/TCP und PROFINET mit der Leitstelle kommunizie- ren. Die Sensorkommunikation fi ndet über das 868-MHz- Frequenzband statt. phoenixcontact.com/wind 21