Kleinwind-Energieanlagen Baukastenlösung sorgt für die schnelle Automatisierung

Autor / Redakteur: Carsten Schröder / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Im Bereich der Windenergie gilt Deutschland als Vorreiter. Dies trifft allerdings nicht auf das Feld der Kleinwind-Energieanlagen (KWEA) zu. Während Deutschland die Heimat vieler Hersteller von Multimegawatt-Anlagen sowie ihrer Zulieferer und Technologie-Lieferanten ist, sind die meisten KWEA-Anbieter im Ausland ansässig. Für alle Unternehmen stellt Phoenix Contact einen umfangreichen Baukasten an Komponenten, Systemen und Dienstleistungen zur Verfügung, mit dem sich die Anlagen schnell und wirtschaftlich automatisieren lassen.

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(Bild: Phoenix Contact)

Der Grund für die Konzentration der KWEA-Hersteller in anderen Ländern liegt in den unterschiedlichen Fördervoraussetzungen. In Deutschland werden den Betreibern sowohl kleiner wie auch großer Windenergieanlagen neun Cent für eine Kilowattstunde vergütet. Im Gegensatz dazu fördern zahlreiche Staaten gezielt Anlagen, deren Leistung unterhalb eines bestimmten Werts angesiedelt ist. Trotz dieses finanziellen Nachteils wächst auch in der Bundesrepublik die Anzahl der installierten KWEA. Dies resultiert nicht nur aus ihrer zunehmenden Effizienz, sondern ebenso aus den steigenden Strompreisen. Indem der erzeugte Strom selbst verbraucht werden kann, erhält der Betreiber nicht die Einspeisevergütung von neun Cent als Gegenwert. Diese entspricht vielmehr den eingesparten Stromkosten, die in der Regel deutlich über dem Betrag rangieren.

Genaue Anpassung an die jeweiligen Anforderungen

Vor diesem Hintergrund ist die Zahl der in Europa beheimateten Hersteller von KWEA ebenfalls erheblich gewachsen. Denn gemäß einer Prognose der Small Wind Manufacturers Worldwide Distribution wird sich die jährliche Neuinstallation von KWEA in den nächsten fünf Jahren mehr als verzehnfachen. Von derartigen Aussichten beflügelt, engagieren sich immer neue Unternehmen in der Entwicklung einer Kleinwindenergieanlage. Die beteiligten Betriebe kommen dabei aus den verschiedenen Bereichen des Maschinenbaus oder sind Spezialisten im Umfeld der Aerodynamik. Die Komplexität der Lösungen hat sich jedoch in den letzten Jahren stetig erhöht. Da die meisten Entwickler nicht auf die Konzeption und Umsetzung von WEA spezialisiert sind, müssen sie die eigenen Kompetenzen ausschöpfen und für die Bereiche, in denen kein Know-how vorliegt, fachkundige Unterstützung suchen.

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Einheitliche Serienlösung ist nicht möglich

Phoenix Contact arbeitet schon seit längerem mit KWEA-Herstellern zusammen und hat somit ein umfassendes Wissen hinsichtlich der Automation entsprechender Anlagen aufgebaut. Diese Expertise ist jetzt in einer modularen Lösung zusammengefasst worden, mit der sich nahezu jeder Kleinwindenergieanlagen-Typ innerhalb kurzer Zeit automatisieren lässt. Die Herausforderung ergibt sich dabei aus der Schaffung eines kostengünstigen Serienansatzes. Aufgrund der unterschiedlichen Konzepte der einzelnen KWEA-Hersteller erweist es sich allerdings als unmöglich, eine einheitliche Serienlösung zur Verfügung zu stellen, die von allen Anbietern eingesetzt werden kann. Deshalb lässt sich der von Phoenix Contact entwickelte Ansatz mittels einfacher Modifikationen an die Anforderungen fast jeder KWEA-Variante anpassen.

Modulare Zusammenstellung der Hard- und Software-Komponenten

Das umfangreiche Produkt-Portfolio des Blomberger Unternehmens ermöglicht den Aufbau einer flexiblen Automatisierungslösung. So kann der KWEA-Hersteller die Leistungsfähigkeit der verwendeten Steuerung genau an den Anforderungen der Anlagenregelung ausrichten (Bild 1). Gleiches gilt für das Überspannungsschutz-Konzept, das exakt auf die Bedürfnisse der jeweiligen Anlage abgestimmt wird. Durch diese Wahlmöglichkeiten lassen sich auch Kleinserien kostengünstig produzieren.

Software-Bibliothek bildet das Herzstück

Das Herzstück der Automatisierungslösung bildet die Wind Power Control Library (WPCL). Die Software-Bibliothek, die inzwischen in einer zweiten, vollständig überarbeiteten Version vorliegt, umfasst im Grundlagen-Paket sämtliche Basisfunktionen, welche der Anwender zur Betriebsführung einer Kleinwindenergieanlage benötigt. Neben den Hauptfunktionen für die Regelung von Drehzahl und Drehmoment sowie der Windnachführung ist die gesamte Zustandsmaschine in der Haupt-Bibliothek WPCL enthalten. Zur Steuerung eines neuen Anlagentyps müssen nur noch die relevanten Bausteine zusammengefügt und die Parameter der Anlage entsprechend adaptiert werden.

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