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Energieverteilung Automatisierung und Energieverteilung in Windenergieanlagen

| Redakteur: Jan Vollmuth

Hersteller von Windenergieanlagen (WEA) haben ihre Kaufentscheidungen oft preisoptimiert für jede einzelne Anlagenkomponente getroffen. Die anfängliche Kostenersparnis kann jedoch durch mangelnde Verfügbarkeit der Anlage ins Gegenteil verkehrt werden, weil der Integrationsaufwand der Komponenten von verschiedenen Herstellern unterschätzt wurde. Greifen alle Komponenten einer Windenergieanlagen hingegen intelligent ineinander, ist das Resultat hohe Effizienz und Verfügbarkeit im Betrieb.

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(Bild: Siemens )

Voraussetzung für das funktionierende Ineinandergreifen aller Komponenten einer Windenergieanlage ist ein umfassendes, zukunftsfähiges Produktportfolio wie etwa von Siemens: von der Automatisierungs-, Visualisierungs- und Leittechnik über die Kommunikation, Schalttechnik und Energieverteilung bis zu Pitch- und Yaw-Antrieben sowie den Generatorsystemen zur Energieerzeugung. Sicherheitstechnik und Brandschutz nicht zu vergessen. Einen Schwerpunkt bildet dabei die Energieverteilung in WEA. Das heißt konkret: die sichere und effiziente Verteilung der erzeugten Energie im Hauptstromkreis und den Nebenstromkreisen bis zur sicheren Einspeisung ins Netz.

Sichere und verlustarme Energieübertragung

Die sichere und verlustarme Energieübertragung und -verteilung in der Anlage übernehmen Schienenverteiler-Systeme vom Typ Sivacon 8PS. Im Vergleich zu PVC isolierten Kabeln weisen die Stahlblechgehäuse der Stromschienen eine deutlich niedrigere Brandlast auf. Eine hohe Kurzschlussfestigkeit bei den Abgangskästen und eine größere thermische Belastbarkeit bei Blitzschlägen sind weitere Pluspunkte. Für die Niederspannungs-Energieverteilung stehen exakt aufeinander abgestimmte Schutz-, Schalt-, Mess- und Überwachungsgeräte aus der Sentron-Familie zur Verfügung: So schützt der offene Leistungsschalter 3WL Generator und Umrichter gegen Kurzschluss und Überlast.

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Der neue Kompaktleistungsschalter 3VA schützt Leitungen und elektrische Verbraucher der Nebenstromkreise vor Schäden und Ausfällen durch Kurzschluss und Überlast, indem er den Strom sicher abschaltet. Dank der optimierten Selektivitätseigenschaften des Kompaktleistungsschalters 3VA wird eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht: Es werden nur Anlagenteile abgeschaltet, die tatsächlich von einer Störung betroffen sind.

Knotenpunkt für die Mittelspannungs-Energieverteilung

Als Knotenpunkt für die Mittelspannungs-Energieverteilung kann die gasisolierte Mittelspannungsschaltanlage 8DJH 36 in verschiedenen Windenergie-Anwendungen eingesetzt werden. In Onshore- und Offshore-Windparks überzeugt sie mit besonderen Vorteilen: So ist die Anlage durch Verwendung von wartungsfreien Schaltgeräten, durch Einsatz eines Anlagenbehälters als hermetisch abgeschlossenes Drucksystem sowie durch Verwendung von feststoffisolierten abgesteuerten Kabelendverschlüssen wartungsfrei auf Lebenszeit. Darüber hinaus zeichnet sich die 8DJH 36 durch ihre Kompaktheit und Flexibilität aus. Durch ihren modularen Aufbau können Funktionen sowohl innerhalb eines Schaltfeldblocks als auch in komplexeren Schaltanlagenlayouts variabel angeordnet werden.

Sicherheit und Effizienz sind auch bei der Ansteuerung von Motoren und Antrieben gefragt. Dies betrifft nicht nur die Motoren der Pitch- und Yaw-Systeme einer Windenergieanlage, sondern auch die zahlreichen Hilfsfunktionen wie z. B. Lüfter- oder Hydrauliksysteme. Sirius-Schaltgeräte bieten in diesem Zusammenhang vielfältige Funktionen zum Schalten, Schützen oder Starten von Motoren.

Steuerungs- und Simulationssoftware für Windenergieanlagen

Eine hohe Anlagenverfügbarkeit wird durch sichere Energieverteilung in der Turbine erreicht. Um zugleich eine optimale Leistung jeder einzelnen Turbine in einem Windpark zu erzielen, bedarf es einer leistungsfähigen Simulations- und Steuerungssoftware. Arbeiten diese beiden Softwarekategorien in Windenergieanlagen ohne Probleme zusammen, ergeben sich spürbare Vorteile für Anlagenhersteller und -betreiber. Mit der Anpassung der echtzeitfähigen Soft-SPS WinAC RTX von Siemens an das bekannte Simulationsprogramm Matlab/Simulink ergänzen sich zwei weltweit führende, ausgereifte Systeme perfekt: Während die Simulationssoftware die Anlagensteuerung optimiert, meldet letztere Erkenntnisse aus dem Anlagenbetrieb zurück.

Mit Siemens-Lösungen für die gesamte Automation von Windenergieanlagen lässt sich die Anlagensteuerung individuell an den Gegebenheiten vor Ort ausrichten: Rundlauf, Blattlänge, Blattdesign, Unwuchten, Stark- und Schwachwindbedingungen, Böen und weitere Faktoren erfahren exakte Berücksichtigung, um einen bestmöglichen Anlagenbetrieb und damit maximale Stromerträge zu gewährleisten.

Stationärer Energiespeicher

Dezentrale erneuerbare Energiequellen wie Windenergieanlagen führen bekanntermaßen zu neuen Herausforderungen auf den Gebieten Netzstabilität, Integration dieser Quellen ins Netz, Regelenergiereserven, Spannungs- und Versorgungsqualität sowie Lastspitzenmanagement. Mit stationären Energiespeichern der Reihe Siestoragebietet Siemens auch dafür Lösungen. Die stationäre und modulare Speicher-Lösung wurde in Zusammenarbeit mit einem der weltweit größten Hersteller von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (Li-Ionen) entwickelt. Mit einem kompakten Batterie- und Umrichtermodul als kleinste Einheit kann das Siestorage-Energiespeichersystem auf Kapazitäten im Bereich von zwei Megawattstunden (MWh) und Leistungen von acht Megawatt (MW) ausgebaut werden.

Alle Produkt- und Systemangebote, die Siemens für Windenergieanlagen bietet, spielen perfekt zusammen und gewährleisten damit ein Höchstmaß an Anlagentransparenz und -verfügbarkeit. Sie kommunizieren nahtlos über alle Ebenen – vom kleinsten Schalter bis zur übergeordneten Leitwarte. (jv)

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