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IN FOCUS:

Ausgabe 117

Inhalt

Windenergie

Die Windenergiebranche 1Entwicklung der Branche in der Welt

Belzona-Reparaturen für Windturbinen 2Erkenntnisse zu Belzona-Lösungen für die verschiedenen Schadensarten an Windturbinen

60 Turbinenblätter repariert 320 Turbinenblätter-Vorderkanten mit Belzona geschützt

Wellenreparatur ohne Demontage 4Fallstudie zur Reparatur der Gondelwelle ohne Demontage

Führende neue Technologie Auf Windenergie entfällt aktuell der größte Anteil der erneuerbaren Energien, sie gilt als eine der wichtigsten Quellen für saubere Energie in der Welt. Bis 2022 dürften aus Windenergie weltweit 800 GW erzeugt werden.

Diese Zahl ist natürlich international interessant. Jedes Jahr werden in der Branche hunderte Milliarden US-Dollar investiert; damit ist sie eine der am schnellsten expandierenden Branchen der Welt.

Bis Ende 2015 entfielen auf Windenergie 3,7 % der weltweiten Elektroenergieerzeugung, bis Ende 2016 waren weltweit insgesamt über 340.000 Windenergieanlagen in Betrieb. Diese Zahl wird noch steigen, da sich die Technik weiterentwickelt und Windenergie bevorzugt ausgebaut wird.

Probleme der BrancheEines der größten Probleme bei der Windenergieerzeugung ist die Wartung der Windenergieanlagen selbst. Der Stopp der Energieerzeugung und die Demontage der Windenergieanlagen für Reparaturen können

kostspielig und langwierig sein. Eine normale Windenergieanlage besteht aus bis zu 8000 Teilen, bei denen diverse Wartungsprobleme auftreten können. Wartungsprobleme können durch Umwelteinflüsse, Erosion und Korrosion sowie aus anderen Gründen entstehen. Bei Offshore-Windfarmen entstehen weitere Probleme durch die aggressivere Umgebung und die Schwierigkeit einer Wartung vor Ort. In dieser Ausgabe von In Focus gehen wir auf diese Probleme im Detail ein und zeigen, wie mit den verschleißbeständigen Materialien von Belzona Reparaturen durchgeführt und die Anlagen für die Zukunft geschützt werden können.

Wo entstehen Schäden?Die verschiedenen Probleme bei Windenergieanlagen lassen sich am besten anhand der Erfahrungswerte erkennen und in drei Hauptgruppen unterteilen:

• Gondel• Rotorblätter• Turm/Transformator

LANGLEBIGE, EROSIONSBESTÄNDIGE LÖSUNGEN OHNE DEMONTAGE

www.belzona.de

Sind Sie an weiteren Informationen zu den Fallstudien interessiert, die in dieser Ausgabe von In Focus vorgestellt werden? Sie finden sie alle unter: khia.belzona.com/de

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Unter khia.belzona.com/de können Sie die gesamte Fallstudienbibliothek von Belzona durchsuchen!

Belzona Know-How in Aktion

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PRODUKTAUSWAHLHILFEPROBLEMBEREICHE

ROTORBLÄTTERBelzona 1331/Belzona 1341 (Supermetalglide)Mit Rolle oder Pinsel aufgetragene Beschichtungen zum Schutz von Glasfasern vor Erosion.

WELLEBelzona 1111 (Super Metal)Problemlos maschinell bearbeitbares Reparaturverbundmaterial, das ohne Spezialwerkzeuge aufgebracht werden kann und auf fast jeder Oberfläche haftet.

Belzona 1212Oberflächentolerantes Universalverbundmaterial für Reparaturen, das auf vielen Untergründen haftet und schnell aushärtet.

BASISSerie Belzona 3100Per Hand aufgetragene wasserdichte Foliensysteme zur Reparatur und zum Schutz von Konstruktionen.

Belzona 3412Mit Spritzpistole oder Pinsel auftragbare elastische Kapselfolie, die zur Wartung einfach abgezogen und wieder versiegelt werden kann.

Serie Belzona 4000Materialien zur Ausbesserung und Auffüllung von Betonschäden mit außergewöhnlicher Chemikalienbeständigkeit und Abriebfestigkeit.

Einsatz von Belzona-Materialien:

GondelVor allem die Verkleidungen der Gondel müssen witterungsbeständig sein, damit ein Schutz vor den Elementen gewährleistet ist. Außerdem werden für die Gondel oft die Antirutschsysteme von Belzona eingesetzt, um eine sichere Wartung zu ermöglichen. Im Inneren der Gondel kann die Welle beschädigt sein; in solchen Fällen lassen sich mit den Verbundmaterialien von Belzona Wellen so reparieren, dass sie robuster sind als die Originalwellen.

RotorblätterDie Rotorblätter einer Winden-ergieanlage sind im Schnitt 40–50 Meter lang, die Rotorspitzen können sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300 km/h bewegen.

Im Betrieb sind diese Rotorblätter Schlagschäden, Verschleiß der Vorderkanten und Beschädigungen der Spitze ausgesetzt.

Turm/ Transformator Je größer die Windenergieanlage, umso höher die Windgeschwindigkeit an der Spitze und damit die erwartete Energieerzeugung. Je größer jedoch die Oberfläche ist, umso stärker ist der Turm Beschädigungen ausge setzt. Belzona-Beschichtungen schützen den Turm der Windenergie anlage vor Korrosion und Umwelteinflüssen.

Am Sockel des Generators kann das Betonfundament repariert und verstärkt werden. Undichtheiten am Transformator können mit oberflächentoleranten, leicht auftragbaren Systemen beseitigt werden.

IN FOCUS: Windenergie

Transformatorreparatur mit Belzona 1212 VOL. XXXII, NR. 18

Turmreparatur mit Belzona 1211 VOL. XXXII, NR. 33

Reparatur in der Gondel mit Belzona 1131 (Bearing Metal) VOL. XXXII, NR. 48

Schutz des Rotorblatts mit Belzona 1341 VOL. XXXII, NR. 142

KaltauftragKeine heißen

Arbeiten

Langlebig

Leichter Auftrag Erosions-beständigkeit

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IN FOCUS: Windenergie

Schäden am Rotorblatt Die Erosion der Vorderkante des Rotors ist eine der häufigsten Schäden an Windenergieanlagen. Diese Schäden entstehen durch die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorblätter, durch die die Rotorblattspitzen enorm mit Druck sowie durch zusätzliche Schlag- und Abriebbeanspruchung (durch Regen, Staub, Eis, Hagel, Insekten, Vögel, Blitzschlag usw.) belastet werden. Wenn die Rotorblätter nicht geschützt werden, kann es durch Erosion der Vorderkanten der Rotorblätter zu Unwuchten kommen, die sich auf Welle und Getriebe auswirken und den Wirkungsgrad verschlechtern.

FallstudieWindpark in Quebec, Kanada, benötigt wurde ein Schutz der Vorderkanten der Rotorblätter von 60 Windenergieanlagen. Die Rotorblätter wurden durch Regen und Umwelterosion angegriffen; dies wirkte sich auf Leistung, Energieertrag und letztendlich die Lebenserwartung der Windenergieanlagen aus.

Der Anlageneigentümer wies auf einige Probleme mit der bisherigen Beschichtung der Rotorvorderkanten hin, das Hauptproblem war jedoch, dass diese Beschichtung sich nur umständlich auftragen ließ. Er erwartete daher eine andere Lösung, die sowohl bessere Eigenschaften haben sollte als auch leichter aufzutragen ist.

Es wurde entschieden, Belzona 1341 (Supermetalglide)

einzusetzen. Dieses Produkt wird oft für den Schutz von Rotorvorderkanten empfohlen, da es sich einfach mit Rolle oder Pinsel auftragen lässt und gute Erosionsschutzeigenschaften besitzt. Die Eigenschaften und die Haltbarkeit sind besser als bei der vorhandenen Beschichtung und verhindern zudem eine Schadensausbreitung.

Details zur AnwendungZunächst wurden die Rotorblätter in die Werkstatt gebracht, um die zuvor geplante allgemeine Wartung durchzuführen. Der erodierte Untergrund wies Lochfraßstellen auf, die Gelbeschichtung der Oberfläche war angegriffen. Zur Wiederherstellung der korrekten Abmessungen wurde ein Füllstoff eingesetzt. Anschließend wurde die Oberfläche mechanisch angeschliffen und gereinigt. Nach der Vorbereitung wurde mit der Rolle eine Schicht Belzona 1341 mit einer Dicke von durchschnittlich 300 µm aufgetragen.

Während der gesamten Anwendung unterstützten Mitarbeiter von Belzona die Arbeiten vor Ort. Auf diese Weise gewann der Eigentümer der Anlage weiteres Vertrauen in Belzona. Aufgrund der einfachen Anwendung (im Vergleich zu der vorherigen Beschichtung) deutete der Anlageneigentümer an, dass bei entsprechender Leistung von Belzona 1341 auch Folgeaufträge denkbar seien.

Problem: » Aus dem Transformator eines

Windparks trat Öl durch den Hauptflansch und die Gewindelöcher aus.

» Es wurde geschätzt, dass 120 Schrauben undicht waren.

» Der Anlageneigentümer verfügte nur über ein Zeitfenster von fünf Tagen, um die undichten Stellen zu reparieren und ein Wiederauftreten zu verhindern.

BELZONA REPARIERT ÖLLECKSTELLEN AM TRANSFORMATOR EINES WINDPARKS

SCHUTZ VON 60 ROTORBLÄTTERN FÜR WINDENERGIEANLAGENDer Eigentümer der Anlage forderte einen langlebigen Schutz der Rotorvorderkanten, um zukünftige Erosionsschäden zu verhindern

Belzona-Mitarbeiter unterstützten die Arbeiten vor Ort

Nahaufnahme des Auftrags von Belzona 1341

Transformator

Vorher

NachherFertiggestellter Gesamtrotor

Mit der Rolle auf die Vorderkante aufgetragene Belzona-Beschichtung

Lösung von Belzona: » Es wurden Edelstahlkappen

hergestellt, die auf die Schraubenköpfe und Muttern passten.

» Der Spalt zwischen dem Transformatorgehäuse und der Abdeckung wurde mit Belzona 1161 (Super UW-Metal) verfüllt. Dieses Material verdrängt Flüssigkeiten von Oberflächen und kann daher auch auf nasse oder ölige Untergründe aufgetragen werden.

» Die Kappen wurden dann mit Belzona 1161 gefüllt und auf die Schraubenköpfe geklemmt.

» Die gesamte Reparaturstelle wurde mit Belzona 5811 (Immersion Grade) beschichtet, das den Austritt von Kohlenwasserstoffen verhinderte und die Umwelt schützte.

VOL. XXXII, NR. 111

VOL. XXXII, NR. 112

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117Ausgabe Nr.

IN FOCUS: Windenergie

www.belzona.de

WELLENREPARATUR VOR ORTMit Belzona sparte der Anlageneigentümer hunderttausende Dollar, da die Reparatur ohne Demontage durchgeführt werden konnte

BELZONA VERSIEGELT DEN TURMSOCKEL DER WINDENERGIEANLAGE GEGEN EINDRINGENDES WASSER

ZINWIND(DE)11/17

WellenschadenIn einem Windpark in Texas stand man vor der Frage, ob aufgrund der beschädigten Turbinenwelle die gesamte Windenergieanlage demontiert und zur Wartung in die Werkstatt gebracht werden müsse.

Die Turbinenwelle in der Gondel war nicht richtig geerdet. Dies führte zu signifikanter elektrolytischer Korrosion und damit zu einer Destabilisierung der gesamten Windenergieanlage.

Originalreparatur und AustauschoptionenEs wurde entschieden, dass die Welle entweder auszutauschen oder zu reparieren. Ursprünglich wurden beide Optionen erwogen, doch wären in beiden Fällen Kosten von hunderttausenden US-Dollar und Ausfallzeiten der Windenergieanlage von 2–3 Wochen entstanden.

Bei Option 1 sollte die Generatorwelle für etwa 300.000 US-Dollar ersetzt werden.

Bei Option 2 sollte die Welle demontiert und zur Schweißreparatur in die Werkstatt gebracht werden. Dabei wären Kosten in ähnlicher Höhe von 275.000 US-Dollar entstanden.

Option 3 Das System von BelzonaDer Kunde kannte bereits Lösungen von Belzona und

entschied sich daher, mit Belzona 1111 (Super Metal) die Originalwelle in den Originalmaßen wiederherzustellen. Sollte die Erdung der Welle wieder ausfallen, hat Belzona 1111 zudem den Vorteil, dass es nicht korrodiert und daher das gleiche Probleme nicht wieder auftritt.

Anwendung von BelzonaBei dieser Anwendung mussten zunächst zwei Formen gefertigt werden, die an der Welle befestigt wurden. Diese Formen wurden aus Messing mit den exakten Wellenmaßen hergestellt.

Anschließend wurde Belzona 1111 auf die Welle aufgetragen, dann wurden die (mit Trennmittel Belzona 9411 beschichteten) Formen dagegen gepresst. Nach der Aushärtung wurden diese Formen entfernt. Sie können später erneut verwendet werden. Die Welle war damit wiederhergestellt.

Die gesamte Anwendung, einschließlich der Materialien von Belzona, kostete weniger als 10.000 US-Dollar, einen Bruchteil des Preises der Alternativen. Darüber hinaus war der Kunde von den Ergebnissen der Anwendung stark beeindruckt. Der Energieversorger entschied daher, diese Reparaturmethode für seine Windparks standardmäßig einzusetzen; daher wurden zehn Messingformen verschiedener Größen zur Reparatur der verschiedenen Wellen hergestellt.

Reparierte Welle nach der AnwendungDurch Elektrolyse angegriffene Welle

Problem: » Regenwasser und Feuchtigkeit

sickerten in den Boden und damit in die Konstruktion der Windenergieanlage.

» Der Beton wurde angegriffen, sodass es zu Rissbildung und Korrosion am Turmsockel kam.

Vorher

Nachher

Lösung von Belzona: » Mit Belzona 3111 ließen sich der

Sockel der Konstruktion und der Beton problemlos abdichten.

» Die Anwendung war unkompliziert, der Kunde erhielt so zusätzliche Flexibilität in diesem Bereich.

» Die Lösung erwies sich als kostengünstig und erforderte nur minimale Ausfallzeiten oder Unterbrechungen des Betriebs der Windenergieanlage.

VOL. XXXII, NR. 93

VOL. XXXII, NR. 92

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