Wie lässt sich Windenergie noch nachhaltiger gestalten?
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- 21.5.2026
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Inhalt
Wann ist mit vermehrten Stillstandszeiten von Windenergieanlagen zu rechnen?
Windenergieanlagen werden in der Regel für eine Lebensdauer von etwa 20 bis 25 Jahren ausgelegt und die Investitionskosten amortisieren sich häufig sehr schnell: Bereits nach rund 2,5 bis 11 Monaten Betriebszeit wird mehr Energie erzeugt, als für Herstellung, Transport und Installation benötigt wurde. Je länger eine Windenergieanlage betrieben werden kann, desto positiver fällt daher auch ihre ökologische Gesamtbilanz aus.
Mit zunehmender Betriebsdauer können jedoch Abnutzung und Verschleiß einzelner Komponenten die Performance beeinträchtigen. Ein regelmäßiges Wartungsprogramm hilft dabei, dem entgegenzuwirken und ungeplante Ausfälle sowie Stillstandszeiten zu vermeiden.
Betrachtet man die Ausbauphasen der Windenergie und die Inbetriebnahme von Windenergieanlagen beispielsweise in den USA, wird deutlich, dass es starke und schwächere Phasen gab. So kann man zwischen 2010 und 2012 einen ersten Boom betrachten und eine weitere starke Ausbauwelle ist für die Jahre 2015-2020 zu verzeichnen. Daraus lässt sich ableiten, dass die Alterung des Windenergieanlagenbestands regional und zeitlich unterschiedlich verläuft. Gleichzeitig wird sich in den kommenden zehn Jahren ein großer Teil der heute mittelalten Anlagen in die Altersklasse von 15 bis 25 Jahren verschieben.
Damit steigt der Bedarf an gezielten Wartungs- und Instandhaltungsstrategien deutlich, um die Leistungsfähigkeit der Anlagen langfristig zu sichern und ihre Lebensdauer optimal auszuschöpfen.
U.S. Windparks erreichen das Zeitfenster für die Modernisierung zur Verlängerung der Lebensdauer
Mit zunehmendem Alter der Turbinen treten neue Herausforderungen auf:
- Verschleiß mechanischer Komponenten wie Lager oder Getriebe
- Veraltete Steuerungs‑ und Antriebstechnik
- Mangelnde Ersatzteilverfügbarkeit
- Gesteigerte Anforderungen an Netzstabilität und Effizienz
Gleichzeitig steigt der wirtschaftliche Druck, Anlagen möglichst effizient zu betreiben und Stillstände zu vermeiden.
Für Betreiber stellt sich daher häufig die Frage: Soll eine Anlage weiterbetrieben, modernisiert oder vollständig ersetzt werden?
Retrofit oder Repowering – zwei Wege zur Modernisierung
Um bestehende Anlagen zukunftsfähig zu machen, stehen grundsätzlich zwei Strategien zur Verfügung: Repowering oder Retrofit.
Repowering: Austausch durch leistungsfähigere (und oft größere) Anlagen
Beim Repowering wird eine bestehende Windenergieanlage vollständig durch eine moderne Anlage ersetzt. Die neue Turbine nutzt den gleichen Standort, bietet jedoch deutlich höhere Leistung und effizientere Technologie.
Vorteile des Repowerings:
- deutlich höhere Energieerträge
- modernere, leisere Anlagentechnik
- höhere Effizienz pro Standort
Als Faustformel für die Effizienz von Repowering-Maßnahmen gilt: bei halbierter Anlagenzahl kann eine Verdopplung der Leistung und sogar eine Verdreifachung des Stromertrags erreicht werden.
Nachteile des Repowerings:
- Sehr hohe Investitionskosten
- Lange Umsetzungsdauer
- Häufig neue Genehmigungen erforderlich
- Entsorgung schwer recycelbarer Komponenten (Rotorblätter)
Das Pitch-System kann für bis zu 20% der Stillstandzeiten der Windenergieanlagen verantwortlich sein.
"Durch gezielte Retrofit-Maßnahmen lassen sich verlorene Einnahmen aufgrund von Produktionsausfällen in der gesamten Flotte wieder hereinholen."
Retrofit: gezielte Modernisierung bestehender Anlagen
In vielen Fällen befinden sich strukturelle Komponenten von Windenergieanlagen wie Fundament, Turm und Gondel auch nach mehr als zehn Betriebsjahren noch in einem technisch guten Zustand. Gleichzeitig zeigen sich in dieser Phase vermehrt altersbedingte Effekte auf Komponentenebene. Dazu zählen steigende Ausfallraten einzelner Baugruppen, zunehmende ungeplante Stillstände sowie Performance-Verluste durch degradierte oder veraltete Systeme.
Ursachen sind unter anderem:
- Verschleiß von Komponenten und eingeschränkte Ersatzteilverfügbarkeit
- Drift und Verschleiß von Sensorik und Aktorik
- veraltete Steuerungs- und Regelalgorithmen
- erhöhte Anfälligkeit für unnötige Abschaltungen („nuisance trips“) durch unzureichende Signalverarbeitung
Ein Retrofit adressiert diese Punkte gezielt. Dabei bleibt die bestehende Anlage erhalten, während kritische Subsysteme modernisiert oder ersetzt werden. Typische Maßnahmen umfassen:
- Steuerungs- und Automatisierungstechnik
Austausch von Turbinensteuerungen und SCADA-Systemen, Integration moderner Regelalgorithmen und verbesserter Datenverarbeitung - Leistungselektronik und Antriebssysteme
Erneuerung von Umrichtern, Generatoranbindung und Schutztechnik zur Verbesserung der Netzverträglichkeit und Betriebssicherheit - Pitch-Systeme
Modernisierung von Antrieben, Backup-Systemen und Pitch-Regelung zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Reduktion von Fehlabschaltungen - Sensorik und Zustandsüberwachung
Einsatz präziserer Messsysteme und Condition Monitoring zur frühzeitigen Fehlererkennung - Energiespeicher / Backup-Systeme
Austausch oder Upgrade von Batteriesystemen zur Sicherstellung sicherer Blattverstellung bei Netzausfall
Der technische Mehrwert ergibt sich aus einer stabileren und präziseren Systemführung. Moderne Steuerungen reduzieren Fehlabschaltungen durch verbesserte Plausibilisierung von Messwerten. Gleichzeitig erhöht sich die Robustheit gegenüber Netzereignissen und transienten Betriebszuständen.
Wirtschaftlich ermöglicht der Retrofit-Ansatz die gezielte Verlängerung der Betriebsdauer, ohne in strukturelle Anlagenteile eingreifen zu müssen. Die bestehende Infrastruktur wird weiter genutzt, während kritische Schwachstellen systematisch beseitigt werden. Dadurch lassen sich Verfügbarkeit und Energieertrag stabilisieren und Betriebsrisiken reduzieren, bei deutlich geringerem Investitionsaufwand im Vergleich zu einem vollständigen Neubau oder Repowering.
Der wirtschaftliche Vorteil eines Retrofits liegt vor allem darin, dass bestehende Infrastruktur weiter genutzt wird. Fundament, Turm, Gondel und häufig auch große Teile des mechanischen Systems bleiben erhalten.
Dadurch liegen die Investitionskosten typischerweise 50 bis 80 % unter den Kosten eines vollständigen Repowerings – abhängig vom Umfang der Modernisierung.
Typisches Größenordnungen:
| Maßnahme | Typischer Investitionsrahmen (CAPEX) |
|---|---|
| Retrofit des Pitch-Systems* | ca. € 20.000-50.000 |
| Umfangreiches Retrofit | ca. € 500.000 per MW |
| Vollständiges Repowering | ca. € 1-2 Millionen € per MW |
* inkl. Achsboxen (Pitch Drive und Energie-Speicher), Center Box und Pitch Motoren
Die Investitionskosten für Retrofit-Projekte sind somit deutlich geringer als bei einem Repowering oder gar Neubau, während gleichzeitig Effizienz, Verfügbarkeit und Langlebigkeit gesteigert werden können.
Praxisbeispiel: Retrofit einer 1,5 MW Windenergieanlage
Ein aktuelles KEBA-Retrofit-Projekt zeigt, wie sich bestehende Anlagen technologisch modernisieren lassen.
Bei einer 1,5‑MW GE-Turbine wurde das veraltete Pitch-System ersetzt ohne bauliche Veränderungen durchführen zu müssen. Ziel war es, die Performance zu verbessern und die Anlage langfristig weiter betreiben zu können.
Zu den ausgetauschten Kernkomponenten gehörten:
- Pitch-Antrieb
- Pitch-Motor
- Energiespeicher
- Steuerungssystem (PLC) mit Umstellung der Kommunikation von seriell auf CANopen
Projektverlauf: Von der Vorbereitung bis zur Inbetriebnahme
Die Vorbereitung des Projekts begann bereits 2024 mit der technischen Abstimmung der beteiligten Partner. Ein wichtiger Schritt war die Schulung der beteiligten Teams am KEBA-Standort in Unna, unter anderem für die Softwaretools PitchManager bzw. DriveManager.
Ende 2024 wurde der neue Motor geliefert und umfangreich auf dem KEBA-eigenen Motorteststand getestet.
Ein weiterer wichtiger Meilenstein der 2025 erreicht wurde, war die Anbindung unseres Umrichters an die Turbinensteuerung.
Die Inbetriebnahme der modernisierten Anlage fand Anfang Februar 2026 statt. Während der Inbetriebnahme wurden die Umrichter der Pitch-Systeme Schritt für Schritt parametriert und getestet.
Dabei kamen unter anderem folgende Maßnahmen zum Einsatz:
- Optimierung des Drehzahlreglers
- Umstellung auf Lageregelung
- schrittweise Vergrößerung der Blattbewegungen
- Definition und Test eines Safe-Feathering-Run-Profils
Durch dieses strukturierte Vorgehen konnte das modernisierte Pitch-System sicher in Betrieb genommen werden. Aktuelle Betriebsdaten bestätigten die Leistungsfähigkeit des modernen Systems unter den unterschiedlichsten Windbedingungen und belegten damit die Erreichung der Ziele hinsichtlich Effizienz, Reaktionszeit und Zuverlässigkeit.
Fazit: Retrofit als strategische Option für bestehende Windparks
Viele Windenergieanlagen weltweit zeigen mit zunehmendem Alter vermehrte Stör- und Ausfallzeiten und damit eine sinkende Performanz oder nähern sich sogar dem Ende ihrer ursprünglichen Auslegungsdauer. Gleichzeitig sind grundlegende Strukturen wie Turm, Fundament und Rotor weiterhin in gutem Zustand und viele Jahre nutzbar.
Retrofit sind besonders interessant im mittleren Turbinenalter, weil zu dieser Zeit die Gesamtlaufzeit verlängert werden, die sinkende Produktivität der Anlage wiedergewonnen werden und gleichzeitig wesentliche Bestandteile erhalten bleiben können. Für Betreiber kann dies eine attraktive Alternative zum vollständigen Repowering darstellen.
Für Systemingenieur:innen bedeutet es vor allem eines: Die Kombination aus moderner Automatisierungstechnik, leistungsfähigen Antrieben und offener Systemarchitektur eröffnet neue Möglichkeiten, bestehende Windenergieanlagen effizient, zuverlässig und zukunftssicher weiterzubetreiben.
