Netzdatenerfassung in Windkraftanlagen

Im Rahmen eines internationalen Projektes entstand die Idee zur Netzintegration von Windkraftanlagen. Aber wie schafft man es, Daten schnell und sicher von den Anlagen in die Datenbanken zu importieren und diese den Netzbetreibern zur Verfügung zu stellen?

»Das Grundproblem bei der Windenergie ist, dass die Anlagen gebaut und betrieben werden, ohne dass man eine exakte Kontrolle oder Steuerung der eingespeisten Energie hat«, erklärt Jan-Erik Peters, Projektleiter von ENERTRAG. »Je mehr Windenergie in Zukunft erzeugt wird, desto wichtiger wird es, darüber nachzudenken, wie die Energie verarbeitet werden soll. Die Netzbetreiber wissen, wie viele Anlagen installiert sind, somit kann man auch die theoretische Leistung berechnen und Prognosen erstellen. Jedoch kann die tatsächlich eingespeiste Menge von der geplanten abweichen. Es läuft also darauf hinaus, dass in der Zukunft eine Regelfähigkeit nicht nur der Windkraftanlagen vorausgesetzt wird.« In Deutschland ist diese Regelung im §6 des EEG definiert. Dieses Gesetz stellt sicher, dass ab 2011 alle Anlagen, die entsprechend des EEG vergütet werden und eine Nennleistung von >100 kW aufweisen, in der Lage sein müssen, ihre Leistung entsprechend der Vorgaben des Netzbetreibers zu reduzieren.

ENERTRAG liefert – gemeinsam mit anderen Windenergiebetreibern – bereits seit 2009 kumulierte Minutenwerte an einen Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland. Nun suchte das Unternehmen auch international nach einer Möglichkeit, die Daten der Windkraftanlagen und des Netzes schnell und sicher zu sammeln und in einer SQL-Datenbank zu erfassen. So entstand das Pilotprojekt, bei dem ENERTRAG als erster Betreiber von Windkraftanlagen dem französischen Netzbetreiber RTE detaillierte Daten zur Verfügung stellt. »Durch diese Netzdatenerfassung sowie die Erfassung der Verfügbarkeit von Anlagen, steht immer genau fest, welche Menge an Energie im Moment produziert wird, und wie viele Anlagen gerade dazu beitragen«, verdeutlicht Peters. »Generell geht es um die Menge der Windenergie. In Frankreich etwa wurden Anlagen mit einer Nennleistung von über vier Gigawatt installiert – zum Vergleich: ein Atomkraftwerk hat ca. ein Gigawatt. Mit steigender Nennleistung wird eine Rückmeldung über den Zustand der Anlagen elementar. Bei Netzproblemen könnten die Auswirkungen europaweite Folgen haben.« Durch das Pilotprojekt in Frankreich war nun die Möglichkeit gegeben, alle Daten regelmäßig zu sammeln, zu erfassen und zentral in der Datenbank abzulegen. Nur wenn alle relevanten Daten zur Verfügung stehen, lassen sich Trends erkennen und exakte Prognosen erstellen. ENERTRAG setzt dabei auf den Datensammler INAT echocollect der Softing Industrial Networks GmbH.

echocollect im Einsatz

An den Einspeisepunkten ins öffentliche Netz misst der echocollect die aktuelle Leistung, die Blindleistung und die Betriebsdaten der Windenergieanlagen. Der Netzbetreiber kann diese Daten mit den erstellten Prognosen vergleichen und sie künftig entsprechend anpassen. Bei dem aktuellen Pilotprojekt von fünf Windfeldern (das entspricht einer Leistung von etwa 55 Megawatt) wird die Datenerfassung getestet und geprüft. Im nächsten Schritt werden die Steuerbefehle zu den Anlagen gesandt. Mit Hilfe der INAT-Software werden die Daten kontinuierlich über einen Trigger geschrieben und auch aus der Datenbank gelesen. »Es geht nicht nur darum, die Kraftwerke zu beobachten, sondern auch um das ereignisbedingte Reagieren, z.B. im Falle einer Netzüberlastung«, so der Experte. »Die Windenergie lässt sich aufgrund der aktiven Blattverstellung moderner Anlagen sekundenschnell runter- bzw. hochregeln. Die Netzbetreiber wären so künftig in der Lage, die Leistung, die sie von der Netzzentrale einzelnen Windfeldern bzw. Netzknoten vorgeben könnten, einfach zu reduzieren.«

Schnittstellen-Problem gelöst

Fester Bestandteil jedes Windparks ist ein zentraler Server der sämtliche Daten erfasst. Leider bieten Windanlagen jedoch keine Schnittstelle. Daher gibt es keine Möglichkeit, direkt aus der Steuerung zu lesen. Aus Sicherheitsgründen wird, wenn es der Anlagentyp zulässt, dem Kunden zentral eine Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Die Umsetzung ist von Hersteller zu Hersteller verschieden. »Die Herausforderung besteht in der großen Vielfalt an Protokollen und Feldbussen«, führt Peters aus. »Ziel für die Zukunft ist es, ein einheitliches Protokoll zu schaffen, damit die Kommunikation transparenter wird. Bereits jetzt ist durch den Einsatz des ENERTRAG-PowerSystems die Verarbeitung der gemessenen Informationen genauer als bei anderen Dienstleistern.« Und das ist auch wichtig, immerhin fließen europaweit Daten von über 700 Windenergie- und Biogasanlagen in das PowerSystem von ENERTRAG ein. Die Daten werden je nach Bedarf in Zeitintervallen von z.B. zehn Minuten erfasst. Der Netzbetreiber erhält allerdings Minutenwerte, weil er damit besser rechnen kann. »Wichtiger ist hier jedoch die schnelle Rückmeldung über den Zustand der Windenergie«, so Peters. »Es interessiert den Netzbetreiber nicht, welche Anlage stillsteht, sondern nur, dass es Stillstand gibt und wie viele Anlagen betroffen sind.«

1. Netzdatenerfassung in Windkraftanlagen
2. Datenerfassung und -verarbeitung

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