Richtlinien für den Weiterbetrieb von Windenergieanlagen

20 Jahre – das ist die Zeit, die für einen sicheren Betrieb einer Windkraftanlage nach Inbetriebnahme angenommen wird. Viele Anlagen haben jedoch aus verschiedensten Gründen das Potenzial, ihre Dienste deutlich länger zu verrichten. Fakt ist allerdings auch: Der Weiterbetrieb von Windkraftanlagen bedarf einer erneuten Genehmigung und Zertifizierung. Von mehreren Seiten werden hierzulande unterschiedliche Richtlinien zur Bewertung von Windkraftanlagen oder Windparks zur Laufzeitverlängerung dargeboten. 

Die Nutzungsdauer von Windkraftanlagen ist durch dynamische Beanspruchung begrenzt und die Materialermüdung hinterlässt von Zeit zu Zeit ihre Spuren – je nachdem, wie stark sie an ihrem Standort beansprucht werden. Daher ist auch die Typenprüfung zeitlich begrenzt und an die Entwurfslebensdauer der Windkraftanlage gekoppelt. Wird kein Nachweis vorgelegt, welcher die bestehende Betriebsfestigkeit und Standsicherheit bestätigt, muss die Anlage stillgelegt und abgebaut werden. Ist ein Weiterbetrieb vorgesehen, ist dazu jede Windenergieanlage in einem Windpark einzeln zu prüfen. Auch wenn es keine festgelegten Bestimmungen dazu gibt, existieren maßgebliche Richtlinien dazu: Die des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBT), des Germanischen Lloyds (GL),  des Bundesverbands Windenergie (BWE) sowie von DNVGL.  

Analytische und praktische Vorgehensnachweise 

Während es zum Beispiel im Brückenbau längst normal ist, eine technische Einheit über die Designauslegung hinaus zu nutzen, gibt es in der Windbranche vergleichsweise wenig Erfahrung in puncto Restnutzung, da die meisten Windenergieanlagen das Ende ihrer 20-jährigen Lebensdauer noch nicht erreicht haben und zu Tausenden Weiterbetriebs-Kandidaten werden. Im Zusammenhang mit den Richtlinien zum Weiterbetrieb muss nun auch geklärt werden, ob die Umstände am Standort tatsächlich einem 20-jährigen Anlagenbetrieb entsprechen und ob ein sicherer Betrieb nach Ende der Entwurfslebensdauer gewährleistet ist. Zudem müssen hierbei auch Antworten auf Fragen gefunden werden, wie „Hat die Windkraftanlage ihre Leistungen erbracht?“ beziehungsweise „Wie häufig fanden Abschaltungen statt?“ oder „Welchen Einfluss hatten die Stillstandzeiten der Anlage?“ 

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Nun gibt es bei Anwendung der Richtlinien zwei Vorgehensnachweise – die analytische und die praktische Methode. Bei der praktischen Methode wird eine ausführliche Inspektion der gesamten Windenergieanlage durchgeführt und alle sicherheitsrelevanten Großteile wie zum Beispiel Fundament, Turm, Maschinenträger, Triebstrang, Schraubverbindungen, Nabe und Rotorblätter stehen dabei im Blickpunkt und werten vor Ort untersucht. Das ist naheliegend, sind diese Bestandteile doch maßgeblich für einen sicheren Betrieb. Für den analytischen Nachweis werden verschiedene Kennzahlen und Parameter auf Basis der lokalen Randbedingungen herangezogen, zum Beispiel Betriebsstunden beziehungsweise Lastniveau, effektive Turbulenzintensitäten oder, sofern noch vorhanden, Wartungslogs. Diese und weitere Daten liefern Aufschluss über das verbleibende Laufzeitpotenzial beziehungsweise über die Nutzungsreserven der Windenergieanlage. 

Wie viel ist da noch drin?

Die Reserven einer Windkraftanlage können analytisch bestimmt werden. Schließlich muss die tatsächliche Betriebszeit nicht unbedingt der geplanten und rechnerisch möglichen entsprechen. Gleiches gilt auch für das Lastniveau und für die Betriebslasten. Im Laufe der Jahre können sich somit enorme Potenziale und Reserven ansammeln.

Szenario 1: Innerhalb der Entwurfslebensdauer von 20 Jahren ist eine theoretische, maximale Betriebszeit von 175.200 Stunden möglich. Stellt sich bei der Analyse nun heraus, dass die Windenergieanlage aufgrund von ungeplanten Stillstandzeiten lediglich 135.780 Stunden in Betrieb war, verbleibt ein Potenzial zum Weiterbetrieb von 39.420 Stunden – das entspricht viereinhalb Jahren. 

Szenario 2:  Ein Windkraftanlagen-Leben ist von vielen unterschiedlich starken Lastwechseln geprägt, doch auch hier kommt es auf den Vergleich zwischen angenommenen und tatsächlichen Werten an. Ergibt die Prüfung dann, dass von den zugrunde gelegten Lastwechseln nur drei Viertel erfolgten, ist in puncto Lebensdauer noch für viele weitere Jahre Luft nach oben. Bei kleineren und älteren Anlagen unterhalb der 0,5 Megawatt-Klasse sind rechnerische Nachweise jedoch relativ schwierig, denn Konstruktions- und Berechnungsunterlagen sowie viele andere aufschlussgebende Dokumente fehlen häufig dafür.

Allerdings haben diese Anlagen der alten Schule, die im Windkraft-Fachjargon liebevoll als „Eisenschweine“ tituliert werden, andere Qualitäten: Ihre aus heutiger Sicht überdimensionierte Bauweise sowie ihr hoher Materialeinsatz. Aufgrund mangelnder Erfahrung über die möglichen Einwirkungen auf eine Windkraftanlage im Laufe der Betriebszeit, wurde mit Verstärkungsblechen & Co. nicht gespart – Sicherheitsaufschläge, die den tragenden Strukturen zugute kommen. Sind die Windlasten am jeweiligen Standort entsprechend gering, lassen sich bei einem Weiterbetrieb solcher Oldschool-Windräder mit relativ wenig Wartungsaufwand jahrelang zusätzliche Erträge erzielen. Ein Beispiel: Seit dem 3. Februar 1993 leistet eine Bürgerwindanlage in der Gemeinde Bärnau in der Oberpfalz noch zuverlässige Dienste – bis zum heutigen Tage, so einer der Mitgesellschafter. Warum auch nicht?