Mobile Halle für Reparatur von Windkraftanlagen

Windenergie zählt zu den Spitzenreitern unter den Erneuerbaren Energien. Aus gutem Grund: Wind ist ein günstiger und sauberer Rohstoff, und er ist in unerschöpflichen Mengen vorhanden. Auch die Investitionskosten von Windkraftanlagen amortisieren sich schnell. Allerdings nur dann, wenn die Anlagen während ihrer Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren möglichst störungsfrei laufen. Hohe Wartungskosten lassen die Betriebskosten hingegen schnell ansteigen und schmälern dadurch die Erträge der Anlagenbetreiber.

„Windkraftanlagen müssen nicht nur aus ökologischer Sicht ein lohnendes Investment sein, sondern auch aus ökonomischer Sicht“, bestätigt Mark Borkenhagen, Projektmanager bei Siemens Service Wind Power, weltweit führender Hersteller von Windkraftanlagen. „Wir konnten aufgrund von Weiterentwicklungen im Rotorblattdesign und bei der Generatortechnologie die Effizienz unserer Anlagen bereits stetig erhöhen. Um Windkraft in der Breite wettbewerbsfähig zu konventionellen Arten der Stromerzeugung zu machen, kommt es allerdings auch weiterhin auf jeden Cent an, den wir bei der Wartung einsparen können.“

Wartungsaufwand minimieren
Ein wesentlicher Faktor ist dabei der Austausch und die Reparatur von einzelnen Komponenten. Wurde eine Reparatur nötig, mussten die beschädigten Teile der Windkraftanlagen bisher per Schwerlasttransport zu Werkstätten gebracht werden, die meist weit entfernt von den jeweiligen Windpark-Standorten lagen. Zuvor musste jeder Schwerlasttransport bei der jeweiligen Gemeinde angemeldet werden und durfte nur nachts stattfinden. „Die Windkraftanlagen stehen still bis die erneuerten Teile wieder zurück geliefert werden“, erklärt Borkenhagen. „Und jede Stunde Stillstand verursacht erhebliche Verluste.“

Siemens Service Wind Power suchte deshalb nach einer Alternative – und kam auf eine Idee: eine Leichtbauhalle für Reparaturen direkt vor Ort in den Windparks, um die teuren und zeitraubenden Schwertransporte zu umgehen. Die neue Lösung sollte europaweit einsatzfähig sein, d.h. die Halle musste schnell auf- und abbaubar sein, um je nach Bedarf von Windpark zu Windpark rotieren zu können. Weitere Voraussetzungen waren, dass die Halle extremen Windlasten Stand halten kann, sowie groß genug ist, um die teils riesigen Turbinenteile und das Reparatur-Equipment zu beherbergen. „Generatoren einer Windkraftanlage haben einen Durchmesser von über vier Metern, sind drei Meter hoch und wiegen 80 Tonnen“, präzisiert Borkenhagen. „Solche Dimensionen finden in keiner Standard-Leichtbauhalle Platz, das erforderte eine spezielle Lösung.“

Als Partner für diese Lösung entschied man sich für die Herchenbach Industrie-Zeltebau GmbH, Hersteller von Leichtbau- und Stahlhallen für Industrie, Handel und Gewerbe. Mit Herchenbach hatte Siemens in anderen Unternehmensbereichen bereits mehrfach erfolgreich zusammengearbeitet. Das Ergebnis dieses neuen Projekts: eine Herchenbach Heba-Fix Leichtbauhalle, zehn Meter breit und 15 Meter lang, mit einer Traufhöhe (Seitenhöhe) von 6,40 Metern.

Reparaturteile kommen durch das Hallendach
Die größte Herausforderung bei der Konstruktion war die Frage, wie die Windturbinen-Teile in die Halle gelangen, da sie aufgrund ihrer Massivität nicht durch die Seitenwände einer Leichtbauhalle passen. Ursprünglich plante Siemens Wind Power, die Halle für jede Reparatur um die Generatoren herum aufzubauen. „Das wäre allerdings zeitaufwändig gewesen und hätte die Stillstandzeiten wieder unnötig verlängert“, erklärt Mark Borkenhagen. Darüber hinaus ist die Komplexität und Schadenanfälligkeit einer Hallenmontage um eine so große Hauptkomponente herum ein Risiko. Daher entwickelte Herchenbach eine Hallen-Sonderlösung, bestehend aus einem korrosionsbeständigen Aluminiumgerüst und einer Kombination aus qualitativ hochwertigen PVC-Industrieplanen im Dach sowie Wänden aus Trapezblech und Plane. Diese Kombination ermöglicht eine Teilöffnung des Hallendachs. Das heißt: Die Reparaturteile können mit Hilfe eines sich ohnehin vor Ort befindlichen Krans durch die Dachöffnung in die Halle transportiert werden.

Dafür wird ein Teil der Dachplane aus dem Aluminiumgerüst herausgezogen. Das ist ohne großen Kraftaufwand per Hand durch drei bis vier Mitarbeiter möglich. Allerdings musste die Statik des Hallengerüsts dafür besonders präzise konstruiert sein und die Stützvorrichtungen exakt geplant werden. „Auch wenn die Dachplane temporär entfernt wird, muss die Halle trotz starker Windlasten stabil stehen“, betont Tobias Raeber von Herchenbach. „Deshalb haben wir an den seitlichen Mittelteilen der Halle, da wo die Dachplane herausgezogen wird, robuste Stahl-Trapezblechwände und weitere Aussteifungen eingebaut. Diese verstärken den Stand und sind für hohe Belastungen ideal geeignet.“

Ein weiterer Vorteil der Herchenbach Leichtbauhalle: Der Aufbau ist ohne Fundament auf fast allen Flächen möglich. Gerade in Windparks, wo oft nur einfache verdichtete Schotterflächen oder kleinere Asphaltparkplatzflächen vorhanden sind, ist das ein entscheidender Faktor. Möglich wird dies durch das vergleichsweise leichte Aluminiumgerüst (im Gegensatz zu Stahl) und eine spezielle Verankerung im Boden: In regelmäßigen Abständen werden während der Hallenmontage jeweils neun Erdnägel in Stahl-Ankerplatten bis zu 1,30 Meter tief im Boden fixiert.

Europaweiter Einsatz
Darüber hinaus eignen sich Leichtbauhallen von Herchenbach dank einer modularen Bauweise optimal für den temporären Einsatz an verschiedenen Standorten. „Alle Teile werden zusammengeschraubt oder zusammengesteckt, nichts wird dauerhaft geschweißt“, erklärt Raeber. „Somit können die Hallen jederzeit schnell abgebaut und an anderen Standorten wieder aufgebaut werden.“ Dabei werden auch kaum Ersatzteile gebraucht.

Dieses Vorgehen hat sich in der Praxis bereits bewährt. Die Leichtbauhalle von Siemens Service Wind Power wurde im Herbst 2015 erstmals in Nordfrankreich in der Region Picardie innerhalb von 24 Stunden aufgebaut. Nach vier Reparaturen erfolgte der Abbau. Die Halle wurde dann bis zu ihrem nächsten Einsatz eingelagert. Dieser folgte im Januar 2016 im dänischen Tinglev. „Auch hier verlief der Aufbau problemlos“, berichtet Mark Borkenhagen. Die Halle wird in Dänemark stehen bleiben bis sich der nächste Bedarf an einem weiteren Standort ergibt. „Damit ist unser Ziel erreicht, dass die neue Leichtbauhalle europaweit zu den verschiedenen Windparks rotiert. Und das funktioniert tatsächlich ohne viel Zeitaufwand und kostet uns einen Bruchteil im Vergleich zu der bisherigen Methode per Schwertransport“, so Borkenhagen.