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Kleinwindkraftanlage WESpe

Individuell ausgelegter Generator verbessert Wirkungsbilanz nachhaltig

27. November 2014, 13:46 Uhr | Dipl. Ing (FH). Maik Will, Energie- und Antriebssysteme bei Johannes Hübner Giessen

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Sicherheitskonzept und Anlaufverhalten

Weiterhin passte Johannes Hübner Giessen den Generator für das Sicherheitskonzept der WESpe an. Laut Vorgaben des TÜV müssen zwei voneinander unabhängige Bremssysteme in einer Kleinwindkraftanlage vorhanden sein. Entscheidend war, dass eine Kurzschlussbremsung, also ein Stopp durch Kurzschließen der drei Phasen am Generator, möglich ist. Es geht darum, ein maximales Moment als Gegenmoment für den Wind zur Abbremsung der Turbine zu erreichen.

Eine Widerstandsbremsung erfolgt dann, wenn der Generator so stark belastet wird und das Gegenmoment so groß wird, dass es die Windkraft nicht mehr schafft, das Windrad zu drehen. »Wenn die Elektronik in der Gondel ausfällt, dann funktioniert die Steuerung nicht mehr. Dann muss es die Möglichkeit geben, den Generator manuell abzubremsen, indem man die Klemmen des Generators kurzschließt«, so Prof. Ewald Ohl. Bei der zweiten Komponente des Sicherheitssystems handelt es sich um ein Passiv-Pitch-System. Dieses bewirkt, dass sich die Windblätter bei Überdrehzahl aus dem Wind drehen.

Ein weiterer Aspekt der für die WESpe spezifischen Konfigurierung betrifft das Anlaufverhalten. Johannes Hübner Giessen konstruierte den Generator-Läufer so, dass das Anlaufmoment möglichst gering ausfällt. Auf diese Weise läuft die Windkraftanlage möglichst leicht und ohne störende ruckartige Bewegungen an. Das Rastmoment steht in direktem Zusammenhang mit Anlagenschwingungen, die sich verstärkt negativ auswirken, wenn das generatorseitige Rastmoment zu groß ausgeführt ist.

Unerwünschte Schwingungen können einerseits zu Geräuschentwicklung führen und andererseits Schäden an den Bauteilen des Generators verursachen. »Das Anlaufverhalten ist ein Zusammenspiel aus der Einstellung der Rotorblätter und der dagegen stehenden Auslegung der Einzelkomponenten im Zusammenspiel als Triebstrang«, ergänzt Ludolf Ibs. Das Rast- bzw. Anlaufmoment wird maßgeblich durch die Ausführung des Generators bestimmt. Hinzu kommt der Widerstand des Getriebes durch Reibung und Walgverluste der Ölfüllung.