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ENERTRAG ENERGIE ECHOWeiterbetrieb nach 20 JahrenErfahrungen und Herausforderungen als Eigenbetreiber mit über 600 WEA
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Agenda
ENERTRAG als Betreiber
Anforderungen an den Weiterbetrieb
Entscheidungssituation am Beispiel
Technische Erfahrungen aus der Praxis
Analyse gut, (fast) alles gut
1
2
4
3
2
5
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Ausgangslage
Für Betreiber, deren Windkraftanlagen demnächst das 20.
Betriebsjahr erreichen, stellt sich die Frage, wie es nach dem
Ablauf der Betriebsdauer weitergehen soll.
Hierfür braucht es eine solide
Entscheidungsgrundlage.
Als Betreiber eigener Windkraftanlagen
konnten wir hier wertvolle Erfahrungen
sammeln.
3
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Erfolgsgeschichte ENERTRAG
4
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Entlang der gesamten Wertschöpfungskette
Wer plant gewinnt
Wir planen erfolgreich
Projekte mit Weitblick und
nah am Bürger.
Läuft wie von selbst
Wir gewährleisten den
sicheren und erfolgreichen
Betrieb von Photovoltaik- und
Windenergieanlagen.
Es dreht voran
Wir halten Photovoltaik- und
Windenergieanlangen
zuverlässig in Stand und lösen
Probleme schnell und
unkompliziert.
Das Licht denkt mit
Wir statten Windenergie-
anlagen mit intelligenter
Flugsicherheitskenn-zeichnung
aus.
Wind ist mehr Wert
Wir bieten Kapitalanlagen mit
Sinn – erfolgreich und für eine
sichere Energie-versorgung.
5
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Dichtes Netzwerk
7
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Dichtes Netzwerk
8
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Unsere Dienstleistungen
9
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Windenergieanlagen im Eigenbetrieb
Enercon GE Vestas Nordex DeWind Senvion Fuhrländer Siemens
10
nach Hersteller nach Inbetriebnahme
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Agenda
ENERTRAG als Betreiber
Anforderungen an den Weiterbetrieb
Entscheidungssituation am Beispiel
Technische Erfahrungen aus der Praxis
Analyse gut, (fast) alles gut
1
2
4
3
11
5
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Überblick
12
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Anforderungen an den Weiterbetrieb
13
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Praktischer Nachweis
Die praktische Methode ist
eine Prüfung durch Inspektion
der Windenergieanlage, dies
beinhaltet sowohl die visuelle
Inspektion als auch zerstörungs-
freie Prüfmethoden und, falls
erforderlich, auch eine
Probenahme aus dem Tragwerk
Analytischer Nachweis
Prüfung durch Neuberechnung
der Windenergieanlage unter
Berücksichtigung der
standortspezifischen Anlage
und deren lokalen
Randbedingungen
Alle im Rahmen der Beurteilung auf Weiterbetrieb gemäß dieser Richtlinie anfallenden
Inspektionen der WEA sowie Beurteilungen von Lasten und/oder Komponenten der WEA
müssen von geeigneten unabhängigen Sachverständigen für Windenergieanlagen
durchgeführt werden.
Die für die Beurteilung zum Weiterbetrieb von Windenergieanlagen eingeschalteten
Sachverständigen müssen eine entsprechende Ausbildung haben und die fachlichen
Anforderungen für die Beurteilung der Gesamtanlage erfüllen. Eine Akkreditierung nach DIN
EN ISO/IEC 17020 oder DIN EN 45011 oder gleichwertig ist erforderlich.
Anforderungen an den Weiterbetrieb
DIBt Richtlinie §17
14
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Agenda
ENERTRAG als Betreiber
Anforderungen an den Weiterbetrieb
Entscheidungssituation am Beispiel
Technische Erfahrungen aus der Praxis
Analyse gut, (fast) alles gut
1
2
4
3
15
5
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Entscheidungssituation
16
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Entscheidungssituation
17
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Entscheidungssituation
18
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Entscheidungssituation
19
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Voraussetzungen für den Weiterbetrieb
• Weiterbetriebsgutachten
• Pachtvertrag: verlängert und nachverhandelt
• Haftpflichtversicherung
• Wartungsvertrag
• Instandsetzungen
• Stromabnahmevertrag / Geschäftsmodell
• Abdeckung der Betreiberverantwortung / Betriebsführung
• Buchführung / KBF, Jahresabschluss
• Vorgeschriebene Prüfungen
20
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Praxisbeispiel Windpark Musterfeld (8x E66)
21
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Praxisbeispiel Windpark Musterfeld (8x E66)
22
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Praxisbeispiel Windpark Musterfeld (8x E66)
23
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Praxisbeispiel Windpark Musterfeld (8x E66)
24
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Worauf kommt es an?
Repowering Zustand der WEA
Strompreisentwicklung
Optimierung der Betriebskosten
Förderung nach dem
Jahr 20?
Alternative Verwendungen
Großkomponenten
25
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Agenda
ENERTRAG als Betreiber
Anforderungen an den Weiterbetrieb
Entscheidungssituation am Beispiel
Technische Erfahrungen aus der Praxis
Analyse gut, (fast) alles gut
1
2
4
3
26
5
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Inspektionen bisher
Technische Erfahrungen aus der Praxis
27
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Praktischer Nachweis
Instandhaltungs-
Management
Akkreditierte
Inspektionsstelle
Qualifizierte
Inspektoren
Kontinuierliche Weiterbildung
Überprüfung der Wirksamkeit
Ressourcen
Handlungsempfehlungen
Reparatur
Praktischer Nachweis
28
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Technische Erfahrungen aus der Praxis
29
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Technische Erfahrungen aus der Praxis
Schwingungsanalyse - CMS
Online Überwachung des kompletten
Triebstranges mittel Condition Monitoring
System von SKF
• 8 Schwingungssensoren pro Anlage
• Hardware mit eigenem Diagnosesystem
• Intelligente Datenbank
• 190 WEA mit CMS ausgerüstet
• Minimale Ausfallzeiten
• Volle Nutzung der Lebensdauer
• Zustandsorientierte Instandhaltung
• Früherkennung von Anlagenschäden
• Geplante Instandsetzung in
windschwachen Zeiten
30
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Kompetenz in Komponenten
Elektrotechnik – Frequenzumrichter
• Fehleranalyse
• Entwicklung von Verbesserungen
Steuerungssysteme
• Re Engineering der Steuerungssoftware
• Definition von Datenschnittstellen
Rotorblätter
• Analyse von Schäden und strukturellen
Schwächen
• Qualitätssicherung von Reparaturen
WEA Komponenten
• Analyse von Schwachstellen
• Lieferanten definieren
• CMS Antriebstrang (Getriebe)
Inspektionsstelle
• Kontrollinstrument für Externeeister
Technische Erfahrungen aus der Praxis
31
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Betriebsüberwachung
Betriebsüberwachung
• Sofortige Reaktion auf alle Meldungen,
rund um die Uhr
• Alle Windenergieanlagen online
• Permanente Information über den aktuellen
Zustand der Windkraftanlage
• Entscheidungshilfe für Reparaturen
Technische Erfahrungen aus der Praxis
32
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Mastertitelformat bearbeitenENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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Instandhaltungskosten senken
Aktuelle Entwicklungen
• Rotorblattinspektion mittels Drohne
• Patentanmeldung für neues
Blitzschutzverfahren
• Verfahren und Vorrichtung zum
berührungslosen Prüfen einer
Blitzschutzeinrichtung eines Rotorblatts
einer Windenergieanlage
• Ziel: Effizienz steigern und gleichzeitig den Arbeitsschutz stärken
33
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34
![Page 34: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/34.jpg)
35
Unser Team
14,000+ Mitarbeiter
500+Sachverständige imBereich ErneuerbareEnergien
UL – “Working for a Safer World”
Starke Präsenz in Deutschland
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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36
UL RENEWABLESIhr globaler Partner für Dienstleistungen im Bereich
der Erneuerbaren Energien
20162012
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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37
Unterstützung bei
Projektentwicklung
Asset Management NetzanschlussDue Diligence
Vermessung und
InspektionZertifizierung
Cybersecurity
Software & Daten
UL BIETET HILFESTELLUNGEN FÜR ERNEUERBARE
ENERGIEN IN DEN FOLGENDEN BEREICHEN
Richtlinien Forschung und
Entwicklung
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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38
Erfahrungen Weiterbetrieb
Last-modellierung
Mechanische undElektrische
Vermessung
TechnologieSoftware, Daten,
Karten
Dispatch
Inspektion Zertifizierung
Wind-gutachten
RAMP
Betriebs-datenanalyse
20.624 MW 8776 WTs 322 WFsO
kto
ber
2020
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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• Überblick über den Prozess zur Erlangung eines Weiterbetriebsgutachtens
• Konkrete Fallbeispiele
• Flexible Weiterbetriebsdauer durch Anpassung der Betriebsstrategie
Inhalt
39
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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Weiterbetrieb – Notwendige Dokumentation
Folgende Unterlagen sollten geliefert werden:
• Windparkplan inkl. Anlagennummern
• Baugenehmigung
• Auflagen im Last- und Bodengutachten
• Typenprüfung (für jede WEA Konfiguration )
• Wartungspflichtenheft und die dazugehörigen Protokolle der durchgeführten Wartungen
• Berichte der durchgeführten technischen Prüfungen (Maschine)
• Berichte der durchgeführten technischen Prüfungen / Lebenslaufakte Rotorblätter
• Bedienungsanleitung
• Wartungsvertrag
• SCADA Daten (min. 5 Jahren als 10-min Mittelwerte)
• Historie / Nachweise Komponententausch
• Historie / Nachweise Standortentwicklung (Zubau / Abbau)
• Angaben zur Betriebsweise der Anlage (Einführung von Schall/Schatten/Nacht modi….)
• Error Log / Produktionswerte / Technische Verfügbarkeit
Die Qualität der Ergebnisse ist abhängig von der Qualität der Dokumentation
40
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 40: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/40.jpg)
Schritt 1/4 Weiterbetrieb – Bewertung - Standortbedingungen
1. Standortmodellierung
(Topographie, Layout, Komplexität,
Hindernisse) Standortwerte für die
Lastberechnung
2. Aeroelastisches Modell (generischesModell) für die Berechnung von Entwurf
und standortspezifischen Lasten
3. Berücksichtigung von WEA-spezifischen
Parametern (Stillstand, Technische
Verfügbarkeit, Komponententausch,
Betriebsmodi,…)
4. Lastvergleichund RND
Berechnung
RND = Restnutzungsdauer41
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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Schritt 2/4 Weiterbetrieb – Bewertung – Aeroelastisches Modell
1. Standortmodellierung
(Topographie, Layout, Komplexität,
Hindernisse) Standortwerte für die
Lastberechnung
2. Aeroelastisches Modell (generischesModell) für die Berechung von Entwurf
und standortspezifischen Lasten
3. Berücksichtigung von WEA-spezifischen
Parametern (Stillstand, Technische
Verfügbarkeit, Komponententausch,
Betriebsmodi,…)
4. Lastvergleichund RND
Berechnung
RND = Restnutzungsdauer42
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 42: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/42.jpg)
Aeroelastisches Modell
- Geometrie
- Aerodynamik
- Massen
- Steifigkeiten
- Regelung
- …
43
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 43: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/43.jpg)
Schritt 3/4 Weiterbetrieb – Bewertung – WEA Parameter
1. Standortmodellierung
(Topographie, Layout, Komplexität,
Hindernisse) Standortwerte für die
Lastberechnung
2. Aeroelastisches Modell (generischesModell) für die Berechnung von Entwurf
und standortspezifischen Lasten
3. Berücksichtigung von WEA-spezifischen
Parametern (Stillstand, Technische
Verfügbarkeit, Komponententausch,
Betriebsmodi,…)
4. Lastvergleichund RND
Berechnung
RND = Restnutzungsdauer44
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 44: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/44.jpg)
Schritt 4/4 Weiterbetrieb – Bewertung – RND Berechnung
1. Standortmodellierung
(Topographie, Layout, Komplexität,
Hindernisse) Standortwerte für die
Lastberechnung
2. Aeroelastisches Modell (generischesModell) für die Berechnung von Entwurf
und standortspezifischen Lasten
3. Berücksichtigung von WEA-spezifischen
Parametern (Stillstand, Technische
Verfügbarkeit, Komponententausch,
Betriebsmodi,…)
4. Lastvergleichund RND
Berechnung
RND = Restnutzungsdauer45
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 45: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/45.jpg)
Berücksichtigten Komponenten
Die Restnutzungsdauer wird aus dem Verhältnis der DELs berechnet. Alle strukturrelevantem Komponenten werden einzeln betrachtet:
Rotorblatt
Rotorblattverschraubung
Nabe-Welle
Schraubverbindung
Welle
Maschinenträger
Turmkopf Schraubverbindung
Turm
Turmfuß
Fundament
Nabe
46
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 46: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/46.jpg)
Zusammenarbeit Gutachten Weiterbetrieb
Analytik
WEA
Inspektion
Rotorblatt
Inspektion
• Das Gutachten fasst die Ergebnisse der praktischen Prüfungen (Maschine, Rotorblatt und ggf. weitere
Prüfungen) und die Ergebnisse der analytischen Bewertung zusammen.
• Auflagen für den Weiterbetrieb werden definiert.
• Das Gutachten ist anlagenspezifisch.
47
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 47: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/47.jpg)
Prüfbescheinigung
Um die Kommunikation der Ergebnisse mit den
Behörden bzw. Bauämtern zu erleichtern, wird
zusätzlich eine Prüfbescheinigung ausgestellt.
Diese dient als Nachweis der durchgeführten
Prüfung und listet die identifizierten
Standsicherheitsmängel auf.
Die Prüfbescheinigung ist anlagenspezifisch.
48
ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
![Page 48: ENERTRAG ENERGIE ECHO Weiterbetrieb nach 20 Jahren](https://reader031.vdokument.com/reader031/viewer/2022022717/621a79faf0ab6a60c02c535d/html5/thumbnails/48.jpg)
Unsere Referenzen in Deutschland
Bewertung an 200+ WEA in
Deutschland
Wind World A/S
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ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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• Überblick über den Prozess zur Erlangung eines Weiterbetriebsgutachtens
• Konkrete Fallbeispiele
• Flexible Weiterbetriebsdauer durch Anpassung der Betriebsstrategie
Inhalt
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ENERTRAG ENERGIE ECHO 2020
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3 Konkrete Beispiele durchgerechnet in DEU
1. Vestas V44 mit 53m NH (WEA Klasse III an Standorte der Klasse II)
VAuslegung = 8.1 m/s > VStandort = 6.44 m/s
TIAuslegung = 20% > TIStandort = 11.44 %
2. DeWind D4 mit 70m NH (WEA Klasse II an Standorte der Klasse II)
VAuslegung = 6.05 m/s > VStandort = 5.58 m/s
TIAuslegung = 20% > TIStandort = 12.84 %
*Die maximale bescheinigte Weiterbetriebsdauer beträgt 10 Jahre, anschließend erfolgt eine erneute Prüfung
Höchste Turbulenz
Niedrigste
Windgeschwindigkeit
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
Rotorblattschraubverbindung
Restnutzungsdauer
ID1 ID2 ID3 ID4 ID5 ID6
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3 Konkrete Beispiele durchgerechnet in DEU (2/2)
3. GE1.5sl mit 100m NH (WEA Klasse II an Standorte der Klasse II)
VAuslegung = 6.4 m/s < VStandort = 6,44 m/s
TIAuslegung = 20% > TIStandort = 11.44 %
*Die maximale bescheinigte Weiterbetriebsdauer beträgt 10 Jahre, anschließend erfolgt eine erneute Prüfung
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
Rotorblatt Rotorblattschraubverbindung Nabe
Restnutzungsdauer
ID1 ID2 ID3 ID4 ID5 ID6 ID7
Höchste
WindgeschwindigkeitNiedrigste Windgeschwindigkeit,
Höchste Turbulenz
Niedrigste Turbulenz
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• Überblick über den Prozess zur Erlangung eines Weiterbetriebsgutachtens
• Konkrete Fallbeispiele
• Flexible Weiterbetriebsdauer durch Anpassung der Betriebsstrategie
Inhalt
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Bei der Erstellung von Weiterbetriebsprüfungen können Kundenanforderungen an die zukünftige Fahrweise
berücksichtigt werden.
Es besteht die Möglichkeit, durch Änderung der Fahrweise, andere Ergebnisse zu erzielen:
Ausgangslage: Optionen: Rahmenbedingungen:
Weiterbetriebszenarien
Optionen für
den
Weiterbetrieb
Verlängerung der
Weiterbetriebsdauer
Maximierung des Ertrags
PPAs bzw. Negative Preise im
Rahmen der Direktvermarktung
Geplantes Repowering
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Anhand von verschiedenen Kriterien besteht die Möglichkeit die Weiterbetriebsdauer an
die gewünschten Ziele anzupassen:
Einfache Betriebsänderung
- Sektor Management
- Anpassung Ein/Ausschaltgeschwindigkeit
Komplexe Betriebsänderung
- Leistungsbegrenzung
- Peak-Shaving
- Anpassung der Regler
Auflagen zum Betrieb
Optimierung der Betriebsstrategie
Cit. Fischer, Boris & Shan, Martin. (2013). A survey on control methods for the mitigation of tower loads.
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Zusammenfassung
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Dr. Konrad Iffarth
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Tel. +49 39854 6459 - 665Mobil +49 173 43 78 [email protected]
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Dr. Joachim Grewe Federico Osvald
Geschäftsführer bei UL Renewables
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Kai Grigutsch
ENERTRAG ENERGIE ECHO 202051
Federico Osvald