Windräder in der Landschaft aus der Vogelperspektive
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09.11.2020 Fachinformation

IECRE-Zertifizierung gewährleistet sichere Anlagen für erneuerbare Energie

Die Windenergie leistet den größten Beitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Windenergieanlagen sind täglich im Einsatz und müssen teils extremen Wetterverhältnissen trotzen. IECRE bietet die Zertifizierung von Windenergieanlagen und -dienstleistungen an. Internationale Normen sind hierbei die Grundlage.

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IEC

Von Antoinette Price

Windturbinen nutzen die Kraft des Windes aus und wandeln sie in Elektrizität um. Es handelt sich dabei um komplexe Maschinen, die aus vielen Komponenten bestehen.

Bei der Auswahl aller Werkstoffe für die Baugruppe sind viele verschiedene Aspekte zu berücksichtigen wie z. B. Festigkeit, dynamisches Verhalten und Ermüdungseigenschaften.

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Die Hersteller müssen sicherstellen, dass ihre Turbinen extremen Winden widerstehen können. Sie müssen zudem in der Lage sein, Ermüdungsbelastungen standzuhalten, da schwankende Winde und Kräfte die Rotorblätter verbiegen können. Außerdem schwingen hohe Windturbinen hin und her, und auch Teile wie die Rotorblätter können in Schwingungen geraten. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist eine Zertifizierung.

„IEC System for Certification to Standards Relating to Equipment Relating to Equipment for Use in Renewable Energy Applications“ (IECRE) bietet die Zertifizierung von Windenergieanlagen und -dienstleistungen durch Dritte nach konsensbasierten internationalen Normen an. Dadurch werden Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet, was zu einer Verringerung der Risiken, zur Optimierung der Kosten und zur Verbesserung des Marktzugangs führt. IECRE befasst sich auch mit Photovoltaik (PV)- und Meeresenergieanlagen.

Das Online-Magazin e-tech sprach mit Daniel Aranguren, der als Peer-Assessor für das IECRE-System tätig ist, um mehr über den Zertifizierungsprozess zu erfahren. Daniel Aranguren ist Ingenieur im Nationalen Zentrum für Erneuerbare Energien Spaniens (CENER) und führt Rotorblattbeurteilungen im Prüflabor für Windkraftanlagen (LEA) nach IEC-Normen durch.

Interview mit Daniel Aranguren, Peer-Assessor für das IECRE-System

e-Tech: Wie wird ein Rotorblatt geprüft?

Aranguren: IEC 61400-23, „Full-scale structural testing of rotor blades“, gibt an, dass die Rotorblätter einer Windturbine eine der kritischsten Komponenten des gesamten Windturbinen-Generatorsystems sind. Der Hauptzweck der Prüfungen besteht darin, zu bestätigen, dass die gesamte Auswahl eines Blatttyps die Konstruktionsannahmen erfüllt.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, muss das Rotorblatt eine vollständige Prüfkette durchlaufen, die hauptsächlich aus folgenden Teilen besteht:

  • Statische Belastungsprüfungen: Beurteilung der Fähigkeit des Rotorblatts, den strengsten Auslegungslastbedingungen zu widerstehen. Zu diesem Zweck wird die Last mit niedriger Geschwindigkeit in mehreren Abschnitten des Rotorblatts aufgebracht, bis die Prüfkräfte erreicht sind. Üblicherweise wird diese Prüfung für verschiedene Lastverteilungen oder Ausrichtungen durchgeführt, um die verschiedenen Extremlastfälle abzubilden.
  • Ermüdungsprüfungen: Beurteilung der Fähigkeit des Rotorblatts, Ermüdungsbelastungen standzuhalten. Das heißt, das Ziel besteht darin, zyklische Belastungen aufzubringen, um die gesamte Ermüdungslebensdauer der Struktur in kurzer Zeit zu reproduzieren.
  • Prüfung zur Bestimmung anderer Eigenschaften des Rotorblattsystems wie Masse, Schwerpunkt oder Schwingungsarten und des Blitzschutzsystems.

Airborne Wind Energy Offshore

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Flugwindkraftwerke nutzen das Potenzial der Höhenwinde optimal aus. Ihre Bauweise erfordert im Vergleich zu klassischen Windenergieanlagen deutlich weniger Material. Gleichzeitig zeichnen sich Airborne Wind Energy Systeme durch einen wesentlich höheren Auslastungsgrad aus.

Die nationale und internationale Normungsarbeit nimmt an der Schnittstelle zwischen der Idee und Umsetzung eine wichtige Rolle ein.

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e-Tech: Was sind dabei die wesentlichen Herausforderungen?

Aranguren: Bei den meisten Einrichtungen zur Prüfung von Rotorblättern, einschließlich unseres Labors am CENER, stellt die Länge der Rotorblätter die größte Herausforderung dar. Die Rotorblätter werden immer länger, und niemand weiß oder kann vorhersehen, wo die letztendliche Obergrenze liegen wird. Dies stellt die Prüflaboratorien vor enorme technische Herausforderungen, denn sie müssen neue Einrichtungen bauen, die den Bedürfnissen der Hersteller entsprechen, und versuchen, die zukünftige Entwicklung dieser Industrie vorherzusehen. Es ist eine komplexe Aufgabe, die richtige Größe und damit auch die erforderliche Investition zu bestimmen.

e-Tech: Was macht ein IECRE Peer Assessor?

Aranguren: Als Peer Assessor bin ich während des gesamten Bewertungsprozesses für alle technischen Aspekte zuständig. Meine primäre Aufgabe besteht darin, sicherzustellen, dass die Antragsteller die in den IECRE-Bestimmungen definierten Anforderungen erfüllen.

Meine Hauptaufgabe als Prüfingenieur für Rotorblätter umfasst die Entwicklung und Durchführung von Strukturprüfungen an Rotorblättern in Originalgröße nach internationalen Normen. Das bedeutet, dass die technischen Spezifikationen der Prüfungen und die Verwaltung und die Inbetriebnahme von Messgeräten und Prüfwerkzeugen festgelegt werden müssen. Nachdem die Prüfungen durchgeführt wurden, werden die erhobenen Messdaten weiterverarbeitet und für den Prüfbericht verwendet. Dieses Endprodukt wird dann an den Auftraggeber geliefert.

Sobald das Bewertungsteam (Lead und Technical Assessors) gebildet ist, lässt sich der Prozess wie folgt zusammenfassen:

  • Vereinbaren einer Online-Sitzung, in der geklärt wird, wie der Prozess ablaufen soll sowie Vereinbaren eines Datums zur Bewertung.
  • Vor der Begutachtung vor Ort fordert das Begutachtungsteam in der Regel einige Dokumente zur Durchsicht an.
  • Durchführung einer Begutachtung vor Ort, die ein bis drei Tage dauert.
  • Durchführung einer Einführungsveranstaltung vor Ort: Überblick über den Bewertungsprozess und Vorstellung des zu bewertenden Unternehmens.
  • Die Begutachter besuchen dann die Einrichtungen in Begleitung von Laborpersonal.
  • Das Begutachtungsteam teilt sich in zwei Gruppen auf und beginnt mit der Durchführung der Aufgaben. Dabei handelt es sich üblicherweise um eine Gemeinschaftsarbeit zwischen dem Antragsteller und dem Begutachter. Für mich ist dies der interessanteste Teil des Prozesses. Er bietet allen Beteiligten die Möglichkeit, sehr sinnvolle Gespräche zu führen, und es bieten sich wertvolle Gelegenheiten, sich mit Kollegen auszutauschen, die an anderen Orten die gleichen Tätigkeiten durchführen.
  • Nach Abschluss der Tätigkeiten trifft sich das Begutachtungsteam, um die Ergebnisse auszutauschen, und es wird eine Abschlussbesprechung mit den Mitarbeitern des Antragstellers durchgeführt, wo ihnen diese Ergebnisse vorgelegt werden.

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