Von Angela Krcmar, Global Sales Manager, Wind, Firetrace International

Die amerikanische Windindustrie hat sich in einem schwierigen Jahr mit einem positiven Ausblick auf die Entwicklung in den kommenden Jahren widerstandsfähig gehalten. Um jedoch in dieser Krise weiter zu wachsen und zu gedeihen, können es sich Eigentümer und Betreiber nicht leisten, sich in Bezug auf das Brandrisiko selbstgefällig zu machen. Ein hochkarätiger Brand kann nicht nur aktuelle Projekte zerstören, sondern auch die Aussichten für die zukünftige Entwicklung in der gesamten Branche gefährden – und dieses Risiko wächst nur, wenn die Turbinen größer werden und an entlegenere Standorte auf- und Offshore ziehen.

Bisher hat die Branche jedoch das Risiko und die Kosten von Bränden von Windkraftanlagen unterschätzt. Selbst unter der Annahme eines durchschnittlichen Brandes pro 2.000 Turbinen pro Jahr, basierend auf unvollständiger Meldung von Brandereignissen, kann ein Windpark im Laufe seiner Betriebslebensdauer mit ein bis zwei Bränden rechnen. Wenn die Branche Maßnahmen ergreifen soll, um nicht nachhaltige Verluste durch Brände zu verhindern, müssen Eigentümer und Betreiber zunächst verstehen, wie viel Brände wirklich kosten, wie Vorfälle beginnen und welche Maßnahmen zum Schutz vor Bränden ergriffen werden können.

Die wahren Kosten eines Brandes

Ein Brandfall an einer Turbine kann laut einem GCube–Bericht aus dem Jahr 2015 bis zu 4,5 Millionen US-Dollar kosten – und da die Turbinen an Größe und Vorlaufkosten zugenommen haben, dürfte diese Zahl dramatisch gestiegen sein. Unter der Annahme, dass eine durchschnittliche Windturbine 1 Million US-Dollar pro Megawatt Erzeugungskapazität kostet, können Offshore-Windturbinen von 3 bis 10 MW bis zu 10 Millionen US-Dollar kosten, die im Voraus bezahlt werden müssten, wenn sie außerhalb der Garantie liegen. Sobald ein Brand ausbricht, muss das Projekt außerdem sicherheitshalber abgeschaltet und für einen bestimmten Zeitraum vom Netz genommen werden, was zu Umsatzeinbußen führt.

Turbinenbrände können über den Windpark hinaus Kosten verursachen. Ein Feuer kann sich auf den Turm ausbreiten, um das Projekt zu landen, wenn es nicht sorgfältig verwaltet wird. Dies kann möglicherweise zu Waldbränden führen, die das gesamte Gebiet erheblich schädigen und letztendlich zu erheblichen Reputationsschäden nicht nur für den einzelnen Standort, sondern für die gesamte Branche führen.

Wie entstehen Brände?

Windturbinen fangen Feuer aus den gleichen Gründen wie andere schwere Maschinen – Komponenten in der Turbine versagen, erzeugen Wärme oder Funken und entzünden brennbare Materialien wie Kunststoffe, Harze, Glasfaser und Hydraulikschmierstoffe. Die meisten Turbinenbrände entstehen in der Gondel, typischerweise an drei Zündpunkten: konverter- und Kondensatorschränke, Gondelbremse und Transformator.

Der häufigste Ort für einen elektrischen Fehler in einer Windkraftanlage sind die Umrichter- und Kondensatorschränke in der Gondel. Wenn ein elektrischer Fehler einen Lichtbogen oder Funken erzeugt, können umgebende Kunststoffe im Schaltschrank schnell andere Quellen entzünden, was zum Totalverlust einer Gondel führt.Transformatoren, die sich in der Gondel oder am Fuß einer Turbine befinden, sind der zweithäufigste Zündpunkt für Brände von Windkraftanlagen. Transformatoren wandeln Energie in die für das Stromnetz geeignete Spannung um, und wie bei Umrichter- und Kondensatorschränken können Funken und Lichtbögen aufgrund elektrischer Fehler zu einem Brand führen.

Die Gondelbremse, die sich üblicherweise hinter dem Getriebe befindet, ist eine weitere Komponente, die ein Zündpunkt sein kann, wenn auch eher aufgrund von Reibung als aufgrund eines elektrischen Ausfalls. Im Notfall verhindert die Gondelbremse, dass sich die Schaufeln der Turbine drehen. Das mechanische Bremssystem kann eine große Menge an Reibung und Wärme erzeugen, was manchmal zu einem Brand führt. Während neuere Turbinen elektrische Bremssysteme kennzeichnen können, die gegen Feuer weniger anfällig sind, werden mechanische Bremsen häufig als Unterstützungen zu den elektrischen Bremssystemen benutzt.

Von einem einzelnen Funken zu irreparablen Schäden

Laut dem Amt für Energieeffizienz und erneuerbare Energien ist die durchschnittliche Nabenhöhe von Windkraftanlagen seit den 1980er Jahren von 20 m auf 88 m gestiegen, um Zugang zu höheren Windgeschwindigkeiten zu erhalten. Diese Höhe bedeutet jedoch auch, dass die Gondel für die bodengestützte Brandbekämpfung häufig außer Reichweite ist. Ein Team auf den Turm zu schicken, um das Feuer manuell zu bekämpfen, stellt ein erhebliches Gesundheits- und Sicherheitsrisiko dar. Wenn das Feuer brennt, kann die gesamte Turbine innerhalb weniger Stunden irreparabel beschädigt werden.Offshore-Windenergieanlagen sind aufgrund der Abgelegenheit von Offshore-Projektstandorten einem besonderen Risiko schwerer Brandschäden ausgesetzt. Da sich viele Standorte mindestens 45 Minuten vom Ufer entfernt befinden, ist es unwahrscheinlich, dass ein Notfallteam im Brandfall rechtzeitig eintrifft, um erhebliche und irreparable Schäden zu vermeiden.

Kosten-Nutzen-Verhältnis beim vollständigen Schutz vor Bränden

Um die Schwere von Gondelbränden zu verringern, müssen an den Hauptzündpunkten automatische Brandbekämpfungssysteme installiert werden. Während vorbeugende Technologien wie Lichtbogenerkennung und Zustandsüberwachungssysteme das Risiko eines Brandes reduzieren können, können nur Unterdrückungssysteme ein Feuer löschen, sobald es begonnen hat.

Firetrace ist einer der wenigen erfahrenen Anbieter dieser Systeme, die mit flexiblen Wärmewarnschläuchen ausgelegt sind. Sobald ein Feuer ausbricht, reißt dieser Schlauch und ein Löschmittel wird automatisch durch den Schlauch oder über Düsen freigesetzt, die dem Punkt am nächsten sind, an dem die meiste Wärme erkannt wird, und löscht das Feuer genau dort, wo es beginnt und bevor es sich festsetzen kann.

Sobald die Kapazität einer Turbine 3 MW überschreitet, werden die Kosten für die Brandbekämpfung zum Schutz aller drei Risikobereiche durch die Kosten für den Austausch dieser Turbine aufgewogen. Die Installation von Feuerlöschsystemen an allen drei Zündquellen kostet in der Regel weniger als 30.000 US–Dollar – weniger als 1% der durchschnittlichen Installationskosten einer 3-MW-Onshore-Windkraftanlage und weniger als 0,6% der durchschnittlichen Kosten eines Brandschadens. Berücksichtigt man die durchschnittliche Häufigkeit von ein bis zwei Bränden im Laufe der Lebensdauer eines Windparks, überwiegt der Vorteil eines vollständigen Schutzes aller Zündpunkte die Installationskosten.

Die unbeabsichtigten Folgen eines Brandes in einer Windenergieanlage können weitreichende Betriebs-, Sicherheits- und Gesundheitsrisiken mit sich bringen. Durch Investitionen in die Brandbekämpfung können Eigentümer, Betreiber und ihre Versicherer nicht nur die unmittelbaren, kurzfristigen Kosten des Austauschs von Windkraftanlagen, sondern auch das langfristige Reputationsrisiko vermeiden. Wenn die Windindustrie in den kommenden Jahren florieren soll, muss sie Maßnahmen ergreifen, um Brandereignisse zu bewältigen und vor ihnen zu schützen.

Angela Krcmar verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung in der Brandschutzbranche mit Schwerpunkt auf den erneuerbaren Sektoren einschließlich Wind und Batteriespeicherung. Für die Vergangenheit 10 Jahre Frau. Krcmar hat die Firetrace-Bemühungen in der Windindustrie geleitet und Windparks, Eigentümer und Hersteller kontaktiert und besucht, um die Bedürfnisse und Vorteile des Brandschutzes für Windanwendungen zu diskutieren. Mit der Zunahme von Größe und Wert von Turbinen, den Kosten potenzieller Ausrüstungsverluste, der Sicherheit der Mitarbeiter, Ausfallzeiten und steigenden Versicherungsprämien wird die Notwendigkeit des Brandschutzes schnell erkannt, und Eigentümer, Betreiber und Hersteller prüfen nun ihre Optionen.

Frau. Krcmar ist aktives Mitglied der Sitzung des AWEA Wind Environmental, Health, and Safety Standards Committee, Mitglied des NFPA 855 Committee for Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems und beitragendes Mitglied des UL 6141 Technical Standards Panel.