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AUSFALLZEITEN, NEIN DANKE

Hanna Jünemann / Donnerstag, der 1. Juni 2017

Mit einer flexiblen Scada-Lösung Erträge steigern

Die Westfalen Wind GmbH richtet ihre Unternehmensphilosophie bereits seit vielen Jahren am erfolgreichen BürgerWind-Konzept aus. Der Zusammenschluss von Planern und Projektierern aus dem Raum Lichtenau nutzt die regional verfügbaren Ressourcen wie Wind und besonders geeignete landwirtschaftliche Flächen um regenerativen Strom zu erzeugen. Die vier Geschäftsführer Friedbert Agethen, Johannes Lackmann, Michael Obst und Michael Flocke engagierten sich schon lange vor der Gründung der gemeinsamen GmbH im Bereich Erneuerbare Energien und sind mit der Verbandsarbeit bestens vertraut. Johannes Lackmann hat beispielsweise etliche Jahre im Vorstand des Bundesverbandes WindEnergie und des Bundesverbandes Erneuerbare Energien gearbeitet und mehrere Windparks realisiert. Friedbert Agethen bringt seine Erfahrungen als Geschäftsführer mehrerer BürgerWind-Projekte ein, Michael Obst und Michael Flocke zeigen sich für Projektierung, Standortplanung und Umsetzung verantwortlich. Aktuell sind mehr als ein Dutzend Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen im inzwischen mit dem EMAS-Siegel für geprüftes Umweltmanagement zertifizierten Unternehmen beschäftigt.

 

DER REGION VERPFLICHTET

Beim Erwirtschaften ihrer Erträge für die Gesellschaft und die zukünftigen Anleger fühlen sich die Akteure der WestfalenWIND der Region besonders verpflichtet. Um Nutzen und Lasten entsprechend zu verteilen sollen die Menschen vor Ort unmittelbar von der Tätigkeit des Unternehmens profitieren. Wann immer es möglich ist, vergibt das Unternehmen seine Aufträge deshalb an Partner aus der Region. Über eine eigens ins Leben gerufene Stiftung fließt ein festgelegter Teil der Erträge in die Gemeinden zurück um dort Projekte des öffentlichen Lebens zu unterstützen. Und nicht zuletzt bietet die WestfalenWIND interessierten Bürgerinnen und Bürgern die Möglichkeit als Kapitalanleger von den Projekten des Unternehmens zu profitieren.

 

ANFORDERUNGSPROFIL UND TECHNISCHE HERAUSFORDERUNGEN

Mit der Energiewende haben sich die bisherigen Versorgungsstrukturen verändert, von weitgehend zentralen, hin zu dezentralen. Das bringt gerade für kleinere Betreiber, die nicht die Infrastruktur eines großen Kraftwerks vorhalten können, eine Reihe von zusätzlichen Anforderungen mit sich. Speziell, wenn es um die Ressourcen für Instandhaltung, Betriebsführung, Überwachung, Kommunikation und Planung geht. Auf ein Mal müssen eine Vielzahl von Beteiligten und unterschiedliche Systeme miteinander kommunizieren, und das ohne einheitlich vorgegebene Standards. Das ging den Machern der WestfalenWIND nicht anders.

 

In ihren Windparks betreibt die WestfalenWind derzeit rund 100 Anlagen, mehrheitlich vom Windenergieanlagenbauer ENERCON wobei vier unterschiedliche Anlagentypen eingesetzt werden. Die Windmühlen wurden zwar technisch und im Hinblick auf die wirtschaftlichen Erträge hin überwacht. Allerdings existierte kein automatisiertes Monitoring. Das war im täglichen Arbeitsalltag unbequem und zeitaufwändig. Noch wichtiger: es fehlten automatisierte, frühzeitige Alarmierungen zum Anlagenstatus.

 

PLUG-AND-PLAY ODER GANZ FLEXIBEL?

Frithjof Dubberke, Projektleiter WestfalenWIND: „Es ist extrem wichtig so schnell wie möglich Bescheid zu wissen, wenn in einem unserer Windparks eine technische Störung auftritt oder etwas wirtschaftlich nicht im optimalen Bereich läuft. Genau dieser schnelle Überblick fehlte uns. Es gibt auf dem Markt eine Reihe sehr professioneller Lösungen, die beispielsweise Plug-and-Play über entsprechende Apps mitbringen. Wir sind allerdings eine Truppe ambitionierter Ingenieure und hatten die Idee eine besonders flexible Lösung einzusetzen, bei der wir einiges selbst programmieren wollten.“

 

Über einen kleinen Umweg stießen die Verantwortlichen auf den WinCC Open Architecture-Standard von Siemens, den auch das „energy service portal“ von ee technik als Basis verwendet. Bei der in Husum ansässigen Firma war WestfalenWIND bereits Kunde: Im Umspannwerk in Helmern kommt der DEA-Regler von ee technik zum Einsatz. Um den Wirk- und Blindleistungshaushalt einer dezentralen Erzeugungsanlage gemäß EEG zu steuern und zu regeln, setzt man EZA-Regler wie den DEA-Regler ein. Durch den permanenten Soll/Ist-Abgleich direkt am zugewiesenen Netz-verknüpfungspunkt läuft eine Erzeugungsanlage durchgängig in einem wirtschaftlich optimalen Betriebspunkt und eventuelle Verluste werden ausgeregelt.

 

EINE SCADA-LÖSUNG FÜR WESTFALENWIND: DIE MASSGESCHNEIDERTE

Je nach Art und Größe eines Windparks sind die Bedürfnisse eines Kunden sehr individuell. Mal sind es Windows- oder Linux-Rechner, mal eine virtualisierte Umgebung oder mobile iOS- oder Android-Endgeräte, die integriert werden sollen. Das funktioniert nur mit einer offenen und plattformunabhängigen Architektur wie beispielsweise WinCC OA von Siemens. Sie erleichtert es zudem, über unterschiedliche Schnittstellen Geräte anzubinden und vor allem Daten auszutauschen.

 

„Wir haben uns an dieser Stelle ganz bewusst gegen eine Plug-and-Play-Lösung entschieden. Uns hat sofort überzeugt wie flexibel wir mit WinCC OA tatsächlich arbeiten können. Unsere anfänglichen Bedenken mit einer quelloffenen Software irgendwann bei Problemen alleine dazustehen sind schnell verflogen. Die Software ist keine Spezialsoftware für die Betreiber von Windenergieanlagen, aber kombiniert mit dem Know-how-Transfer seitens Siemens und der technologischen Optimierung durch die ee technik ist sie ideal für die unterschiedlichsten Bedürfnisse“, so Dubberke. „Die wichtigsten Kriterien sind erfüllt: Die Lösung ist ungemein flexibel und lässt sich für eine Vielzahl von Anwendungsfällen anpassen. Besonders, wenn es darum geht andere Gewerke mit einzubinden und neue Geschäftsbereiche zu erschließen. Bei Bedarf können wir die Oberfläche dann selbst anpassen.“

 

Die größte Herausforderung wurde die Datenanbindung der existierenden Windenergieanlagen an das energy service portal. Einige andere Hersteller verwenden bereits standardisierte IEC-Protokolle wie das IEC 61400-25. Hier kommt aber OPC XML DA zum Einsatz. Standard OPC (Open Platform Communication) erlaubt es zwar zusätzlich umfangreiche Parameter einzubinden, die entsprechende Schnittstelle muss dabei aber einmalig pro Anlage eingebaut werden.

 

Daniel Schauer, Geschäftsführer der ee technik: „Die Datenanbindung war aufgrund dieser Voraussetzungen nicht ganz trivial. Wir versuchten zunächst den Datenaustausch über einen Standard-Software Gateway zu bewerkstelligen. Leider haben verschiedene Lösungen nicht zum gewünschten Erfolg geführt. Im Verlauf des Projektes hat uns dann der Hersteller selbst eine entsprechende Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Über das IEC 60870-5-104- Protokoll funktioniert der Datenaustausch jetzt problemlos.“

 

Dubberke dazu: „Das ist eine wichtige Funktion für uns, da wir in Zukunft weitere Anlagenhersteller und Anlagentypen integrieren und die Betriebsführung für andere Anlagen mit übernehmen wollen.“

 

 

DAS ANFORDERUNGSPROFIL IM EINZELNEN

Schritt für Schritt werden anschließend die Hardware und Server der auf drei Umspannwerke verteilten Windmühlen integriert.

 

Das Anforderungsprofil umfasst dabei zunächst die folgenden Punkte:

 

  1. Das Erfassen der Livedaten, sowie den Anlagenstatus (dazu gehören die Basisdaten wie: Anlage läuft / läuft nicht; es gibt einen Fehler / die Anlage läuft fehlerfrei und so weiter)
  2. Das Archivieren der Daten für eine spätere statistische Auswertung, Analyse und weitere Planung
  3. Das Einbinden der verschiedenen Umspannwerke
  4. Das Einbinden aller Zähler
  5. Und nicht zuletzt die Anbindung an die bei WestfalenWIND eingesetzte kaufmännische Software vom auf Lösungen für Erneuerbare Energien spezialisierten Kieler Anbieter AURELO business IT-solutions.

WestfalenWIND plant seine Geschäftsbereiche zügig auszubauen. Das energy service portal bietet die für den Bereich Betriebsführung notwendigen Funktionen, die während des laufenden Betriebs sukzessive angepasst werden.

 

Noch einmal Frithjof Dubberke zum Implementierungs-Prozess: „Wenn sich ein Unternehmen unserer Größenordnung für ein SCADA-System entscheidet, hat das weitreichende Konsequenzen. Erst recht, wenn man wie wir ganz bewusst auf eine Plug-and-Play-Lösung zugunsten von mehr Flexibilität verzichtet. Deshalb haben wir schon in dieser frühen Phase einen Programmierer eingestellt, damit er bereits während der laufenden Implementierung Input von den Spezialisten der ee technik bekommt. Das läuft Hand in Hand, und damit machen wir sehr gute Erfahrungen. Wir wollen später nicht alles alleine machen, das ist nicht das Ziel. Aber von vier möglichen Ebenen, wollen wir doch wenigstens zwei so gut wie möglich verstehen und nachvollziehen können.“

 

Daniel Schauer: „Wir ermöglichen dem Kunden über das System größtmögliche Freiheit. Für komplexe Anforderungen bieten wir Hilfestellung an, aber WestfalenWIND kann notwendige Änderungen schnell selbst auszuführen und Anforderungen kurzfristig abbilden. Und es gibt die Möglichkeit mit den verschiedenen Parametern zu experimentieren. Oftmals zeigt sich nämlich erst im konkreten Praxisbetrieb welche Parameter man zueinander in Beziehung setzen, analysieren und auswerten will.

 

WEITERE PLANUNG

SCADA-Systeme wie das energy service portal überwachen eine Vielzahl von Prozessen und bieten dazu verschiedene Basis- beziehungsweise Standardfunktionen wie Datenerfassung, Visualisierung, Archivierung, Alarmierung, Trenddarstellungen und Zeiterfassungssysteme.

 

Die meisten dieser Systeme sind aus Sicherheitsgründen redundant ausgelegt, sie können Datenbanken und Bibliotheken verwalten und sind skalierbar. Neben diesen Standardfunktionen binden fortgeschrittene SCADA-Lösungen unterschiedlichste Hardware-Typen an, egal ob diese in einer Ein-/Mehrplatz-Lösung oder einer verteilten Architektur konfiguriert sind. Das können Platinen-Rechner, Standard- oder Industrie-PCs sowie High-End-Systeme sein.

Darin liegt ein deutlicher Vorteil von WinCC OA und seiner Eigenschaften:

 

  • Offene, anpassbare SCADA-Lösung
  • Integrierte Architektur von Turbinen und Park-SCADA
  • Vielfältige Funktionen und Schnittstellen zur Integration unterschiedlichster Anlagen und Gewerke

Dazu kommen:

  • Individualisierbare grafische Anlagenbilder mit Livedaten
  • Webfähiges System
  • Mehrsprachig – Deutsch/Englisch – auf bis zu 40 Sprachen erweiterbar

Eine plattformübergreifende Software wie diese erleichtert es zudem, über unterschiedliche Schnittstellen Geräte anzubinden und vor allem Daten auszutauschen.

 

Stichwort IT-Sicherheit: Die ausgetauschten Daten sind allerdings (auch im Hinblick auf die neuen EU-Datenschutzgesetze) besonders sensibel und vertraulich; es muss also gewährleistet sein, dass jeder der Akteure nur auf die Daten zugreifen kann, die er tatsächlich benötigt beziehungsweise er nur die Daten sieht, die ihn betreffen.

 

Hier bietet das energy service portal:

 

  • Gesicherte, eventorientierte, verschlüsselungsfähige, durchgängige Kommunikation
  • Datenkonsistenz von relevanten Daten in der Zentrale auch bei Verbindungsausfällen
  • Unterschiedliche User-Rollen vordefiniert – von Betriebspersonal bis Herstellerservice
  • Hochverfügbar – bis zur Doppelredundanz
  • SNMP-Netzwerküberwachung

VORLÄUFIGES FAZIT

 

Frithjof Dubberke abschließend: „Zum jetzigen Zeitpunkt kann ich erst ein vorläufiges Fazit für dieses anspruchsvolle Projekt ziehen und die bisherige Bilanz ist durchweg positiv. Durch die automatisierte Überwachung und Benachrichtigung erkennen wir Fehler erheblich schneller und vermindern Stillstandzeiten. Unser erklärtes Ziel ist es, die Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten. Zwar garantiert uns der Anlagenhersteller 97 % innerhalb des Ausfallplans. Es bleibt ein Gap von 3 %, das wir mit Hilfe des energy service portals um ein 1 % senken wollen. Das klingt wenig, macht aber im Ertrag etwa 2 bis 3 % aus. Das wird sich also definitiv rechnen.

Dazu kommt, dass wir für unsere Kommanditisten sehr viel zügiger Standardberichte erstellen können. Bis alles „läuft“ und wir wirklich schlussendlich wissen, welche Analytiken wir mit einander verbinden wollen, wird zwar noch etwas Zeit ins Land gehen, aber wir sind aufgrund der bisherigen Ergebnisse sehr optimistisch.“

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