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Schutz von Windenergieanlagen durch effektive Blitzschutzsysteme

Windenergieanlagen, die schon von weitem sichtbar die Landschaft überragen, sind naturgemäß anfällig für Blitzeinschläge. Um ihre Langlebigkeit und Betriebseffizienz zu gewährleisten, sind robuste Blitzschutzsysteme (LPS – Lightning Protection Systems) unerlässlich. Diese Systeme sind sorgfältig darauf ausgelegt, die immense Energie eines Blitzeinschlags sicher in den Boden abzuleiten und dadurch potenzielle Schäden zu minimieren.

Im Folgenden beleuchten wir die wesentlichen Bestandteile eines LPS, die Bedeutung regelmäßiger Inspektionen und praxisnahe Empfehlungen zur Aufrechterhaltung der optimalen Anlagenleistung.

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Effective lightning protection systems (LPS) to secure turbines

Blitzschutzsysteme verstehen

Blitzschutzsysteme für Windenergieanlagen werden nach strengen Normen wie der IEC 61400-24 entwickelt, um Blitzströme von 100–200 kA ohne größere Abnutzung zu bewältigen. Sie stellen sicher, dass Blitze, die meist die Rotorblätter treffen, sicher in den Boden geleitet werden.

Wichtige Bestandteile eines LPS

1. Rezeptoren

Rezeptoren aus metallischen Komponenten (oft Kupferlegierungen) sind an den Blattspitzen angebracht, um Blitze anzuziehen. Sie leiten die elektrische Ladung an den internen Leiter weiter.

Häufige Probleme: Abnutzung, Korrosion oder schlechte Verbindungen können die Funktion beeinträchtigen.
Wartungstipps: Regelmäßige Kontrolle auf Brandspuren, Verformungen oder andere Schäden.

2. Rezeptorblock

Der Rezeptorblock ist eine Aluminiumeinheit, die im Blatt eingebettet ist und die Fangeinrichtung mit dem Ableitkabel verbindet.

Häufige Probleme: Korrosion oder schlechter Kontakt können den Stromfluss unterbrechen.
Wartungstipps: Regelmäßige Messung des elektrischen Widerstands und Überprüfung der Kontaktintegrität.

3. Ableiterkabel (Down conductor cable)

Dieses Kabel, das durch das Rotorblatt verläuft, leitet den Blitzstrom vom Rezeptorblock zur Blattwurzel.

Häufige Probleme: Materialermüdung oder Verbindungsfehler.
Wartungstipps: Nutzung von Drohnen oder internen Inspektionen, um frühzeitig Trennungen oder Schäden zu erkennen. Spezielle Systeme wie unser :CONDUCTOR LIGHTNING helfen dabei, Schwachstellen oder Schäden im Leiter zu lokalisieren, die zu Systemausfällen führen könnten.

4. Wurzelverbindung (Root connection)

Diese kritische Verbindung verbindet das Ableitkabel mit dem Erdungssystem der Turbine.

Häufige Probleme: Fehler an dieser Stelle können Blitze zwingen, alternative Wege zu suchen, was andere empfindliche Komponenten wie Blattlager beschädigen könnte.
Wartungstipps: Sicherstellen fester Verbindungen durch regelmäßige Prüfungen.

5. Blitzübertragungssystem

Dieses System leitet die Blitzenergie sicher von der Wurzelverbindung in den Boden. Dazu werden Komponenten wie Federkupplungen, Bürsten oder Funkenstrecken verwendet.

Häufige Probleme: Abnutzung oder Verschlechterung der Kontakte können die Wirksamkeit beeinträchtigen.
Wartungstipps: Überprüfung auf schlechte Kontakte oder Abnutzung im Rahmen der Routinewartung.

Die Bedeutung regelmäßiger Inspektionen

Regelmäßige Inspektionen sind entscheidend, um die Integrität und Funktionalität eines Blitzschutzsystems (LPS) zu gewährleisten. Sie helfen, Probleme wie die folgenden frühzeitig zu erkennen und zu beheben:

Abnutzung der Rezeptoren.
Korrosion oder lose Verbindungen im Rezeptorblock.
Materialermüdung bei Ableitkabeln.
Schlechte Erdungsverbindungen.

Fortschrittliche Techniken wie Drohneninspektionen können die Effizienz steigern und sicherstellen, dass schwer zugängliche Komponenten gründlich geprüft werden.

Die Risiken einer ungenügenden Wartung

Ein schlecht gewartetes LPS setzt Windenergieanlagen erheblichen Blitzschäden aus, darunter:

Risse in den Rotorblättern oder verbrannte Oberflächen.
Ausfälle von Lagern und Antriebskomponenten.
Schäden an elektrischen Systemen.
Längere Stillstandszeiten und teure Reparaturen.

Proaktive Wartung kann diese Risiken minimieren und die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Anlagen erhöhen.

Empfehlungen für Windenergieanlagenbetreibende

1. Regelmäßige Inspektionen

Überprüfung von Verschleiß an Rezeptoren, Dichtungen und Widerstandswerten.
Inspektion der Ableitkabelverbindungen während geplanter Wartungsarbeiten.

2. Einsatz moderner Werkzeuge

Drohnen für interne Inspektionen nutzen.
Blitztracker installieren, um Daten zu sammeln und Schutzstrategien zu verbessern.

3. Zustand der Komponenten priorisieren

Erdungssysteme überwachen und Abnutzung umgehend beheben.

Durch die Pflege eines effektiven LPS können Betreibende das Risiko von Blitzschäden erheblich reduzieren. So bleibt der Betrieb der Anlagen sicher, effizient und mit minimalen Ausfallzeiten gewährleistet.

Investitionen in die proaktive Wartung von Blitzschutzsystemen schützen sowohl die Windenergieanlagen als auch die Rentabilität der Betreibenden und stellen somit einen unverzichtbaren Bestandteil moderner Strategien zur Windenergienutzung dar.