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Anschlusstechnik Mit Steckverbindern die Effizienz von Windenergieanlagen erhöhen

| Autor/ Redakteur: Norbert Weiß, Carsten Edler / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Windenergieanlagen werden zunehmend modular und flexibel im Aufbau konzipiert. Steckverbinder bieten dafür die optimale Verbindungstechnik und tragen auch zu einer höheren Effizienz der Anlage bei. Harting zeigt, wie´s funktioniert.

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(Bild: gemeinfrei / CC0)

Gut 50.000 MW Strom für Haushalte und Unternehmen produzieren die rund 30.000 Windenergieanlagen (WEA) derzeit in Deutschland. Der Ausbau der Windenergie on- und offshore entscheidet mit über das Tempo und das Gelingen der zu Beginn des Jahrzehnts eingeleiteten energiepolitischen Wende – weg von der Atomkraft (AKW), hin zu regenerativen Energien und zur Reduktion des Energieverbrauchs.

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Für Errichter und Betreiber sind Wirtschaftlichkeit und Effizienz bei Standorterschließung, Aufbau, Betrieb und Wartung der WEA von herausragender Bedeutung. Sie bestimmen über die Höhe der Investitions- und Betriebskosten (CAPEX/OPEX) – und legen damit fest, welchen Beitrag eine WEA zur Energiewende leisten kann. Anlagen, die nicht verfügbar sind, produzieren keine Energie, erzielen keine Einspeisevergütung und lassen Umsatzpotenzial ungenutzt.

Windenergieanlagen modular aufgebaut

Mit ihrer Verbindungstechnik begleitet die Harting Technologiegruppe die Transformation im Energiesektor. Das Portfolio reicht von Einzelkomponenten bis hin zu kompletten kundenspezifischen Lösungen und Digitalisierungsstrategien. Das Angebot schließt zudem Beratung und Service mit ein. WEA sind – on- wie offshore – außerordentlichen Beanspruchungen durch Besonderheiten des Standorts, Klima, Korrosion und weitere Umwelteinflüsse ausgesetzt. Höchste Zuverlässigkeit, beste Materialien, große mechanische Robustheit der verwendeten Komponenten, rasche Montage, optimale Wartungszyklen sowie ein einfacher Service schaffen die Voraussetzungen für eine maximale Werthaltigkeit der Anlagen.

Modulare WEA zeichnen sich durch Flexibilität beim Aufbau und raschen Austausch von Komponenten aus. Mithilfe von Steckverbindern lässt sich die Modularität der Anlagen signifikant steigern. Immer mehr WEA sind entsprechend konzipiert.

Die Vorkonfektionierung einzelner Einheiten ermöglicht das Baukastenprinzip. Erst am Bestimmungsort der WEA werden die Komponenten schnell und problemlos zusammengefügt.

Steckbare Lösung vs. Festverdrahtung

Steckverbinder zeichnen sich dabei durch eine Reihe von Vorzügen aus: So kann die Verwendung von Steckverbindern zwischen den WEA-Modulen den finanziellen und personellen Aufwand bei der Installation und beim Betrieb der WEA begrenzen. Ein gutes Beispiel sind Steckverbinder an der Schnittstelle zwischen Schleifringkörper und (ruhender) Nabe. Über den Schleifring laufen unter anderem die Signale für die Pitch-Systeme, die den Stellwinkel der Rotorblätter festlegen. Eine steckbare Lösung – etwa Han-Modular-Kontakteinsätze und Han-Modular-Gelenkrahmen – bietet hier gegenüber einer Festverdrahtung große Vorteile:

Der Schleifringkörper lässt sich schneller austauschen. Die Stillstandzeit verkürzt, der Umsatzausfall verringert sich. Und im Wartungsfall kann der Schleifringkörper ohne Eingriff in das Pitch-System ausgewechselt werden. Zudem müssen keine Verbindungsleitungen demontiert werden.

Ebenso einfach lassen sich die Antriebe für die Rotorblattverstellung, die Blattheizung, die Befeuerungsanlagen und die Windnachführung sowie die Generator-Bremsen anschließen. Aufwendige Verdrahtung entfällt. Im Wartungsfall sind verschlissene Teile ohne Komplikation und zügig per Plug-and-play zu ersetzen. Steckverbinder erleichtern nicht zuletzt die Arbeit der Aufbaumonteure, die Komponenten mitunter in schwer zugänglichen Winkeln von Gondel und Turm anbringen müssen.

Getriebeteile schnell und sicher verbinden

Viele WEA-Typen verwenden ein Getriebe, um Drehzahl und Drehmoment zwischen Rotor und Generator abzustimmen und so den Wirkungsgrad zu optimieren. Steckverbinder beschleunigen auch hier die Installation: Mit vorkonfektionierten Kabeln und Steckverbindern mit hohem Schutzgrad wie Han-Eco, Han HPR oder Han M sind die erforderlichen Verbindungen zwischen den Getriebeteilen schnell hergestellt.

Auch für die Turmbeleuchtung bietet der Einsatz von Steckverbindern Vorteile. Die Energiebus-Elemente für die Beleuchtung lassen sich in den Turmsegmenten vorinstallieren. Auf der Baustelle müssen die Monteure nur noch die Segmente zusammenzustecken. Für diese Tätigkeit ist der Einsatz von Elektrofachkräften nicht zwingend erforderlich. Ebenfalls wird das Innenleben von WEA-Leistungsschränken durch Steckverbinder leichter handhabbar.

Finanziellen und zeitlichen Aufwand senken

In allen Fällen überzeugt der Einsatz von Steckverbindern, weil er den finanziellen und zeitlichen Aufwand verringert. Steckverbinder beschleunigen die Installation und erhöhen die Modularität einer WEA, sie senken Investitions- und Betriebskosten und bieten Optionen für die Optimierung bzw. Modularisierung der Leistungsschränke. Hinzu kommt, dass die Aufbaulogistik von Onshore-Anlagen mit einer durchschnittlichen Leistung von 3,3 MW ohne modulares Design –inklusive Steckverbinder – schnell an ihre Grenzen gelangen würde. Wirtschaftlich amortisiert sich der Einsatz von Steckverbindern durch Zeitgewinn und Kostenreduktion in der Regel bereits binnen weniger Jahre.

LED-Beleuchtungssysteme für Windenergieanlagen

Darüber hinaus fertigt Harting LED-Beleuchtungssysteme als ganzheitliche Systemlösungen mit steckbarem Geräteanschluss, konfektionierten Leitungen, Verteilereinheiten und, bei Bedarf, unterbrechungsfreier Spannungsversorgung. Die Leuchten können in der Anlage so platziert werden, dass ihre Gesamtzahl gering bleibt und die Energiekosten sinken.

Harting bietet speziell für WEA auch hochpräzise Messwandler, die Anzeigegeräten wie Stromzählern und Spannungsmessern vorgeschaltet werden können. Auf Wunsch kann Harting seine Messwandler auch eigens von einer staatlich anerkannten Stelle eichen lassen, um damit die Präzision eines Mess- und Abrechnungsverfahrens, das die Geräte nutzt, zusätzlich zu unterstreichen. (sh)

* Norbert Weiß, Technical Competence Center (TCC) – Team Leader Marketing Services Han und Carsten Edler, Industry Segment Manager Wind Energy, Harting Electric GmbH & Co. KG

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