Windkraft
Die Steuerung macht's
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Worin unterscheiden sich die Steuerungssysteme für Windkraftanlagen hard- und softwaretechnisch von denen für andere Anwendungen?
Dr. Khachatouri (Bachmann): Wegen des weitestgehend autonomen Betriebs, der Kosten von Reparatureinsätzen vor allem bei Offshore-Windkraftanlagen sowie des Ertragsausfalls bei Anlagenstillstand müssen die eingesetzten Produkte hochverfügbar und sehr verlässlich sein. Die Hardware von Windkraftanlagen hat einen zuverlässigen Betrieb über mindestens 15 Jahre unter rauesten Bedingungen zu gewährleisten.
Windkraftanlagen müssen Temperaturen von -40 bis über +70 °C bei einer Luftfeuchtigkeit von 10 bis über 90 Prozent aushalten. Offshore-Anlagen sind salzhaltiger Luft ausgesetzt, die hochkorrosiv ist. Die Steuerungskomponenten haben mit einer starken elektromagnetischen Einstrahlung zurechtzukommen, die von den energieerzeugenden Generatoren herrührt. Durch die starken Vibrationen in der Gondel und die Rotationskräfte in der Nabe sind die Komponenten zudem hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Sie müssen deshalb einen erweiterten Temperaturbereich bieten, elektrostatischen Entladungen und Magnetfeldern widerstehen sowie schock- und vibrationsfest sein.
Software-seitig setzt der autonome Betrieb (ohne Bedienpersonal) der Windkraftanlage folgende Eigenschaften der Steuerung voraus: Ferndiagnose und Fernwartung, Datenaufzeichnung der Störfälle mit Pretrigger-Information sowie abgestufte Störfallbehandlung (Selbstquittierung, Fernquittierung, Vor-Ort-Quittierung).
Eder (B&R): Prinzipiell unterscheidet sich die Anwendung nicht wesentlich von anderen komplexen Maschinen. Es gibt natürlich wie bei jeder Maschine einige Schwerpunkte, die besonders gut abgedeckt werden müssen. Fernwartung und Fernvisualisierung sind sicherlich sehr wichtig für eine Windkraftanlage, weil kaum Personal vor Ort ist. Der Betrieb der Anlage erfolgt ja in der Regel unbemannt. Die Vorgaben kommen von den Netzbetreibern bzw. vom Windpark-Management.
In der Steuerungs-Software ist eine effiziente und leistungsstarke Basis und Entwicklungsumgebung für modellgestützte Regelungsverfahren sehr wichtig. Dies betrifft sowohl die Entwicklungsumgebung als auch das Steuerungssystem und das Zusammenspiel der Komponenten einer Anlage. Geringe Latenzzeiten, volle Synchronisation aller Kommunikationsvorgänge und damit geringer Jitter bilden die Basis dafür. Im Hardware-Bereich besteht wegen der exponierten Lage, der manchmal schlechten Erreichbarkeit und der rauen Umgebungsbedingungen der Windkraftanlagen ein erhöhter Qualitätsanspruch. Verfügbarkeit und Lebenserwartung der Anlagen erzwingen ein sehr robustes und ausgereiftes Produkt sowie ein proaktives Qualitäts- und Versions-Management.
- Die Steuerung macht's
- Wie sind Steuerungssysteme in Windkraftanlagen aufgebaut?
- Worin unterscheiden sich die Steuerungssysteme für Windkraftanlagen hard- und softwaretechnisch von denen für andere Anwendungen?
- Welchen Nutzen bringt es, die Rotorblätter von Windkraftanlagen mittels Steuerungstechnik nach dem Wind auszurichten?
- Über welche Bussysteme werden die Daten und Steuerungsbefehle übertragen?
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