Wenn Windräder gebaut werden, müssen viele Auflagen erfüllt werden – wie beispielsweise die des Vogelschutzes. Das fränkische Unternehmen Fleximaus hat hierfür eine Software-Lösung entwickelt, bei der Windräder gezielt gestoppt werden, wenn Fledermäuse und Vögel zu nah an den Rotorblättern fliegen. Für eine reibungslose Datenübertragung sorgen Switche und Medienkonverter.

Windkraftanlagen gehören zu den wichtigsten Bausteinen der Energiewende. Aus diesem Grund werden immer mehr der imposanten Kraftwerke gebaut: 2023 waren auf dem deutschen Festland über 28.000 Windräder zu finden, auch im ersten Halbjahr 2024 wurden mehr Projekte genehmigt als im Vorjahreszeitraum. Die gewaltigen Bauwerke liefern deutschlandweit über 65.000 Gigawatt an Leistung. Was auf den ersten Blick häufig verborgen bleibt, ist die ausgefeite Technik, die in Windparks und Einzelanlagen zu finden ist. Es braucht nicht nur intelligente Steuerungskonzepte, um den maximalen Ertrag zu erhalten. Während des Betriebs muss auch die Umwelt geschützt werden. Neben einer Vielzahl an immissionsrechtlichen Aspekten spielt der Vogel- und Fledermausschutz eine große Rolle. Die entsprechenden Auflagen sind im Bundesnaturschutzgesetz geregelt. In warmen Sommernächten sind Fledermäuse durch die Rotorblätter gefährdet. Um die Tiere zu schützen, sind Betreiber von Windparks dazu verpflichtet, die Anlagen bei entsprechendem Fledermausaufkommen abzuschalten.

Das Problem dabei: Werden die Kraftwerke nach einem schlichten Zeitplan abgeschaltet, obwohl keine Tiere in der Nähe sind, werden viele Kilowattstunden an nachhaltigem Strom weniger produziert. Das Unternehmen Fleximaus aus dem mittelfränkischen Schillingsfürst hat deshalb eine intelligente Fledermausabschaltung entwickelt, die gleichzeitig die Fauna schützt und den Energieertrag im Windpark optimiert. Fleximaus ist für eine zuverlässige Umsetzung auf kompakte und robuste Komponenten für die Datenübertragung angewiesen und realisiert sein System nun mit Lösungen der Datenübertragungs-Experten von EKS Engel. 

Erfassung relevanter Umweltparameter

Fleximaus geht auf eine Idee von Jochen Rößler zurück, der viele Jahre als technischer Betriebsführer für Bürgerwindparks tätig war. Gegründet wurde die Frima 2015 von Jochen Rößler, Christian Freiman und Reinhard Kirchner. Allen war damals schon die steigende Nachfrage nach innovativen Abschaltanlagen bewusst. Dass das Unternehmen sogar im Namen auf Fledermäuse anspielt, kommt nicht von ungefähr. Die Tiere nutzen die nächtliche Thermik rund um Windräder, um Energie zu sparen. Das bedeutet für Fledermäuse, die häufig in ihrer Art gefährdet sind, ein hohes Kollisionsrisiko. Immer mehr Länder erlassen deshalb gesetzliche Vorgaben, um die Tiere rund um die Windparks zu schützen. Fleximaus bietet Betreibern durch intelligente Software eine zuverlässige Fledermausabschaltung, mit der ein zielgenauer Tierschutz möglich ist. Das Fleximaus-System erfasst relevante Umweltparameter wie die Außentemperatur, die Windgeschwindigkeit und die Regenintensität und errechnet daraus einen Zeitraum, in dem mit hoher Wahrscheinlichkeit Fledermäuse rund um das Windrad unterwegs sind. Ist die Gefahr reduziert, dann bringt ein integriertes Optimierungssystem die Rotoren wieder schnell zum Laufen, sodass unnötige Stillstandszeiten vermieden werden. Damit steigert Fleximaus die Effizienz von Windparks, während gleichzeitig alle relevanten Auflagen zum Tierschutz erfüllt werden. Über 500 Anlagen betreut das Unternehmen aktuell. Durch die Software können etwa 40 Millionen Kilowattstunden Energie pro Jahr mehr produziert werden, daraus folgt eine Kohlenstoffdioxidersparnis von über 16.000 Tonnen pro Jahr. Bei diesem Optimierungspotenzial liegt es auf der Hand, dass die Nachfrage nach gezielt einsetzbaren Abschaltsystemen steigt.

Industrie-PC als Herzstück der Anlage

„Unser System baut auf einem kleinen Industrie-PC auf“, erklärt Projektleiter Christian Freiman. Die Steuerung sitzt im sogenannten Netzverknüpfungspunkt, über den der Windpark ans öffentliche Stromnetz angeschlossen ist. Über Lichtwellenleiter ist die Steuerung mit dem Windparkserver verbunden, der die relevanten Umweltdaten an das System liefert. Auch eigene Umweltsensoren sind an das System angeschlossen. Die Sensoren werden meist in drei bis vier Metern Höhe direkt am Windradturm oder der Übergabestation angebracht. Fleximaus hatte auch schon die Anforderung, die Sensoren in schwindelerregender Höhe auf der Gondel zu verbauen. Dort kommen die Medienkonverter von EKS Engel ins Spiel: „Die bisherigen Medienwandler hatten eine sehr große Bauform, sodass wir oben in der Gondel einen Schaltschrank gebraucht hätten“, erklärt Freiman. Durch Zufall stieß das Team auf den Medienkonverter EL-100-XS, der elektrische Signale in die optischen Signale des Lichtwellenleiters umsetzt. Der EL-100-XS überzeugte Fleximaus durch die flache Bauform, bei der die notwendigen Leitungen an der Seite angeschlossen werden. Der Medienkonverter für 10/100 Mbit/s funktioniert mit Kunststoff-, HCS-, Multimode- oder Singlemode-LWL. Eine Auto-Negotiation, MDI/MDI-X und ein erweiterter Temperaturbereich schaffen weitere Flexibilität. Durch sein Design ist das Bauteil nicht nur in Windkraftanlagen zu finden, es spielt seine Stärken in Anlagen im Innen- und Außenbereich aus. Montiert werden kann sowohl auf der Hutschiene wie auch an der Wand.

Switche für die interne Kommunikation

Zur internen Kommunikation nutzt Fleximaus die unmanaged Switche EL-100-4 und AMG350 von EKS Engel. Hinzu kommt der managed Switch EL-1000-4GM. „Wir können nicht für jede Anlage ein LWL-Aderpaar hernehmen, sondern nutzen die Switche, damit mehrere Systeme über ein LWL-Aderpaar kommunizieren können“, erläutert Freiman. Gleiches gilt für die verbauten Kameralösungen von Fleximaus. Wie auch beim Medienkonverter EL-100-XS profitiert das System durch die kompakte Bauform der Komponenten. Die Switche der EL-100-4-Serie sind drei Zentimeter breit und bieten entweder acht Twisted Pair Ports (10/100 BASE-TX) oder sind zusätzlich mit optischen Schnittstellen (100 BASE-FX) erhältlich. Mit Schnittstellen für Single-, Multimode und FCS-Fasern sowie POF-Lichtwellenleiter lassen sich bis zu 30 Kilometer überbrücken, sodass große Installationen für die Switche kein Problem sind. Auch der AMG350 als unmanaged Switch ist in einem kompakten Hutschienen- oder Wandmontagegehäuse untergebracht und sorgt mit zwei redundanten Stromeingängen und einem Fehler-Alarmrelais für eine hohe Zuverlässigkeit.

Die ebenfalls nur drei Zentimeter breiten 8- und 10-Port-Switche der EL-1000-4GM Serie unterstützen Profinet und sind bereits für Time-Sensitive Networking (TSN) vorbereitet. Mit den managed Gigabit Switchen sind Übertragungsweiten von bis zu 100 Kilometern möglich. Der Temperaturbereich von -40 °C bis +70 °C und die IP 20-Schutzart sorgen für Robustheit auch im Außenbereich. Aufgrund seiner Benutzeroberfläche lässt er sich ohne spezielle Vorkenntnisse programmieren. Im Betrieb gibt der Switch dann den Status der Ports, die Gerätetemperatur, die Spannung und den Zustand der Glasfaserstrecken aus. 

Seit drei Jahren im Einsatz

Es ist das Komplettpaket, das Fleximaus überzeugt hat, in seinen Lösungen die Produkte von EKS Engel einzusetzen. Christian Freiman zieht ein positives Fazit: „Wir haben die Komponenten seit drei Jahren im Einsatz und sie funktionieren einwandfrei“, erklärt er. Profitiert hat Fleximaus auch von der Geschwindigkeit der Lieferung und der Betreuung durch EKS Engel auch nach dem Kauf. „Man bekommt innerhalb von zwei Tagen Rückmeldung“, so der Projektleiter. Mit dem Medienkonverter und den Switchen des Unternehmens hat Fleximaus eine zukunftsfähige Lösung gefunden, die viele Tiere schützt und gleichzeitig den Ertrag an erneuerbar erzeugter Energie maximiert. a

Autor
Marc Herter, Key Account Manager