Der Wandel zur grünen Energieerzeugung ist nicht aufzuhalten. Energieunternehmen1 investieren jährlich Milliardensummen in die Umstellung auf eine klimaneutrale, nachhaltige und bezahlbare Energieversorgung. Dieser Trend wird sich durch die Notwendigkeit zur Abkehr von fossilen Energieträgern mit Blick auf Energiesouveränität, Kosteneffizienz und Klimawandel weiter beschleunigen.
Die Windenergie ist hierbei einer der zentralen Bausteine und eine der am stärksten boomenden Branchen in der Stromerzeugung. Die Ingenieurskunst sorgt Jahr für Jahr für immer bessere und nachhaltigere Windkraftanlagen und Windparks. Die Digitalisierung spielt dabei bereits eine wichtige Rolle. Doch in der Wertschöpfungskette der Windenergieerzeugung schlummern, von der Entwicklung über den Bau bis hin zum Betrieb noch weitere Potenziale.
1. Planung und Entwicklung von neuen Windparks
Projektentwickler helfen ihren Unternehmen dabei, das Wettrennen, um die optimalen Standorte mit den am besten dafür geeigneten Windkraftanlagen für sich zu entscheiden. Im Rahmen der technischen und kaufmännischen Standortanalyse müssen zahlreiche Informationen zusammengetragen und ausgewertet werden: Windgegebenheiten, Topologien, Turbinentechnologien, Energiepreise und politische Rahmenbedingungen sind hier nur einige wenige Parameter, die es sowohl mit Blick auf die aktuelle Situation als auch auf künftige Entwicklungen, inklusive der Auswirkungen des Klimawandels, zu berücksichtigen gilt.
Für diese Aufgabe gibt es digitale Unterstützung: Ein GIS2-basiertes Entscheidungsunterstützungssystem mit Anschluss an Wetter- und Strombörsendiensten und an einen Katalog digitaler Zwillinge unterschiedlichster Windkraftanlagen. Zusätzlich unterstützt die künstliche Intelligenz bei der Verknüpfung, Aufarbeitung und Interpretation der Daten.
Die digitale Standortanalyse ermöglicht schnellere Entscheidungsprozesse, effektivere und effizientere Ausschreibungs- und Genehmigungsverfahren, niedrigere Investitions- und Betriebskosten sowie höhere Stromerzeugungsmengen.
2. Bau eines Windparks
Projektleiter großer Windparkprojekte müssen zahlreiche Dienstleister und Lieferanten mit einer Vielzahl von Aufgaben, Fristen und Dokumenten unter Einhaltung strenger Sicherheitsmaßnahmen managen. Dabei sind Probleme wie Lieferschwierigkeiten, Terminverschiebungen oder Meinungsverschiedenheiten keine Seltenheit.
Die Organisation einer Großbaustelle ist eine Herausforderung, für die es digitale Unterstützung gibt: Ein vollintegriertes Informationssystem mit künstlicher Intelligenz für Projektmanagement, Dokumentenmanagement, Kollaboration und Kommunikation unterstützt bei der effektiven und effizienten Durchführung der Projekte. Im Konfliktfall oder bei Nachforderungen von Dienstleistern oder Lieferanten liefert es schnell alle nötigen Informationen zur Lösung des Problems.
Die digitalisierte Bauphase vereinfacht den Arbeitsalltag für Projektleitung und Projektteam und ermöglicht kürzere Projektlaufzeiten, optimierte Ressourceneinsätze, niedrigere Investitionskosten sowie die Vermeidung von Nachforderungen.
3. Betrieb des Windparks
Betriebsleiter sind sowohl für die technische als auch kaufmännische Betriebsführung verantwortlich. Sie müssen dafür sorgen, dass Instandhaltungen bestmöglich durchgeführt werden. Dabei hat man nicht nur die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Technikern zu berücksichtigen, sondern auch Wetterbedingungen und Energiepreise. Ferner sind Lieferantenverträge, Checklisten, Handbücher sowie verschiedenste Gesetze, Normen und Richtlinien einzubeziehen. Bei allen Tätigkeiten haben die Themen Gesundheit, Sicherheit und Umweltschutz stets höchste Priorität.
Vor diesem Hintergrund erweist sich ein integriertes Informationssystem für Workforce Management, Asset Management und Dokumentenmanagement als wertvolles Instrument. Moderne Konzepte und Technologien wie der Digitale Zwilling, Internet of Things, Automation, Predictive Analytics und Künstliche Intelligenz können das System um weitere intelligente Hilfsmittel erweitern. Eine Anbindung des Informationssystems an Markt- und Handelssysteme ermöglicht ferner eine zielgerichtete Ausrichtung der Betriebsprozesse, wie die Instandhaltung von Windkraftanlagen, an die Entwicklung des Strompreises.
Die Digitalisierung der Betriebsphase erleichtert nicht nur die tägliche Arbeit, sondern ermöglicht niedrigere Betriebskosten, optimierte Ressourceneinsätze, höhere Stromproduktionsmengen sowie höhere Unternehmensumsätze.
Wie geht es weiter?
Entwicklung, Bau, Betrieb: Die Digitalisierung erweist sich in allen Phasen der Windenergieerzeugung als Enabler und Optimierer mit einem indirekten, aber wesentlichen Wertbeitrag. Dabei bergen nicht nur die einzelnen Phasen ein großes Potenzial. Es lohnt sich auch der Blick auf die Möglichkeiten der phasen- und technologieübergreifenden Optimierung und Integration von Prozess- und Informationsflüssen entlang der gesamten Wertschöpfung. Dies bezieht sich nicht nur auf Energieerzeuger, sondern schließt alle Marktteilnehmer wie Kunden, Hersteller und Dienstleister mit ein.
Windenergie und Digitalisierung entwickeln sich kontinuierlich weiter
Schwimmende Windkraftanlagen, recycelte Anlagenelemente oder die Verknüpfung mit anderen Technologien wie Solar, Wasserstoff und Batteriespeicher machen die Windenergieerzeugung immer ressourcenschonender, klimaneutraler, kostengünstiger und systemrelevanter.
Die Digitalisierung ermöglicht dank der Fortschritte wie bspw. bei Cloud Computing, Sensorik, Data Analytics, Künstliche Intelligenz, 5G Mobilfunk oder auch im Allgemeinen bei der Softwareentwicklung zunehmend die Transformation zu einer datengetriebenen und damit planbareren und effizienteren Windenergieerzeugung.
Zukunftstechnologien wie Quantencomputing könnten in Zukunft bei der Erforschung nachhaltigerer Anlagenelemente oder durch genauere Wetter- oder Marktvorhersagemodelle der Windenergie weiteren Schub verleihen.
Wichtig bei der Digitalisierung der Windenergie wie auch bei den anderen grünen Erzeugungstechnologien ist es, sich nicht im Dickicht der großen Anzahl von Lösungsoptionen und Vorgehensmodellen zu verlieren. Hier gilt es, die tatsächlich nützlichen Handlungsalternativen mit Blick auf die Wertschöpfungskette zu identifizieren und umzusetzen.
m3 unterstützt grüne Energieunternehmen1 bei der digitalen Transformation
Unser interdisziplinäres Team bietet Ihnen Expertise in den Bereichen grüne Energieerzeugung, Prozess- und Organisationsoptimierung, Digitalisierung, Ende-zu-Ende Lösungsentwicklung und Programm Management.
Um mehr zu erfahren, folgen Sie unseren Artikeln zu den Themen grüne Energieerzeugung und Digitalisierung oder kontaktieren Sie direkt unsere Experten. Lesen Sie demnächst, wie der Digitale Zwilling in unterschiedlichen Ausbaustufen für die grüne Energieerzeugung eingesetzt werden kann oder wie Digitalisierung die Lieferketten unterstützt.
1 Energieerzeuger, Hersteller und Dienstleister
2 GIS = Geoinformationssystem