Turck-Sensoren kontrollieren Rotorstellung

Das Unternehmen VENSYS hat es mit einer innovativen Generatorenkonstruktion, die den Einsatz von Windenergieanlagen selbst in Schwachwindgebieten noch rentabel macht, bis zu den Olympischen Sommerspielen 2008 in Peking geschafft. Robuste uprox+-Sensoren von Turck sollen dabei stets für die geeignete Rotorstellung sorgen.

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Auf die über 10 000 teilnehmenden Athleten warten bei den Olympischen Sommerspielen 2008 mehr als 300 spannende Wettbewerbe in 28 Sportarten. China möchte dieses Großereignis aber zugleich nutzen, um sich als umweltfreundlicher Gastgeber zu präsentieren. Die Ausrichter setzten deshalb, neben dem Einsatz von Sonnenenergie und Erdwärme, vor allem auf Windkraft. Erzeugt wird der umweltfreundliche Strom im Windpark von Peking-Guanting, wo sich 43 Anlagen des chinesischen Marktführers Goldwind drehen. Das Know-how dafür kommt von VENSYS aus dem mehr als 7000 Kilometer entfernten Saarland.

Die derzeit größten Anlagen des Unternehmens VENSYS 77 versorgen unter anderem den Olympiapark mit regenerativem Strom. Bei einer Nabenhöhe von 85 Metern und einem Durchmesser von 77 Metern liefert jedes dieser Windräder eine durchschnittliche Jahresleistung von 4300 Megawattstunden.

Das Erregerfeld wird durch direkt am Läuferjoch angebrachte hochwertige Permanentmagnete aus Neodyn-Eisen-Bor (NdFeB) erzeugt. Dadurch wird die Erregerleistung eingespart und steht als Energieertrag zur Verfügung, was ein besonderer Vorteil im Teillastbereich ist.

Die Konstruktion ist auf wenige hochwertige und erprobte Komponenten begrenzt

Die zukunftsweisende Generatorkonstruktion der Anlagen ermöglicht selbst in Schwachwindgebieten eine effiziente Energiegewinnung. „Bei der Bauweise unserer Anlagen setzen wir auf konsequente Reduktion, indem wir die Konstruktion auf wenige hochwertige und erprobte Komponenten begrenzen“, erklärt Vorstand Dietmar Knünz. „Der VENSYS-Generator erfüllt alle Funktionen des klassischen Triebstrangs. Wir verzichten auf störanfällige und wartungsintensive Bauteile wie Getriebe, Zwischenwelle und Kupplungen. Durch den Einsatz von Permanentmagneten entfallen Erregerspulen, Schleifringübertragung und Gleichstromerzeugung.“ Zu weiteren Einsparungen führe der Pitchantrieb mit verschleißarmen Zahnriemen. Schmierung und Dichtung würden damit überflüssig.

Pitch-Regelung misst, überwacht und regelt Anstellwinkel der Rotorblätter

Das Pitch-Steuerungssystem misst, überwacht und regelt den Anstellwinkel der Rotorblätter einer Anlage, wodurch die Leistungsaufnahme verändert werden kann. So lassen sich die Rotorblätter beispielsweise beim Anfahren in den Wind drehen. Während des Betriebes kann die Leistung trotz wechselnder Windverhältnisse durch Veränderung des Anstellwinkels konstant gehalten werden. Zieht dagegen ein Sturm herauf, dreht die Pitch-Regelung die Rotorblätter automatisch aus dem Wind, um Schäden zu verhindern.

Sechs uprox+-Sensoren - je zwei pro Flügel - bestimmen die exakte Stellung der Rotoren

Der Zuverlässigkeit von Messtechnik kommt in diesem Bereich oberste Priorität zu. Nicht zuletzt deshalb hat sich VENSYS für induktive Faktor-1-Sensoren von Turck entschieden. In jeder Windkraftanlage bestimmen gleich sechs uprox+-Sensoren - jeweils zwei pro Flügel - die exakte Stellung der Rotoren. Dazu erfasst jeder Sensor eine spezielle Nocke zur sicheren Endlage der Rotorblätter. Ein siebter Sensor ermittelt, in welcher Position die Wartungsluke der Anlage steht. Mit den Daten aller Sensoren sorgt die Steuerung dann für die jeweils korrekte Rotorblattstellung.

Die Kraftübertragung zwischen Motor und Rotorblatt erfolgt über schmierungs- und wartungsfreie Zahnriemen. Die Kräfte verteilen sich dabei auf viele Zahneingriffe, was den Verschleiß minimiert und die Sicherheit weiter erhöht. Anfällige Rotorbremsen sind somit nicht nötig.

Hohe EMV-Unempfindlichkeit wichtiger Entscheidungsfaktor für uprox+-Sensoren

Allein im Jahr 2007 hat VENSYS 60 Windräder mit Turck-Sensoren ausgerüstet, ohne dass es zu Problemen gekommen wäre. „Auch die hohe EMV-Unempfindlichkeit war ein wichtiges Argument bei der Entscheidung für uprox+-Sensoren. Aufgrund der unmittelbaren Nähe zum Generator der Windkraftanlagen und der Blitzeinschlaggefahr spielt das Thema EMV in diesem Einsatzfeld eine herausragende Rolle“, sagt Dr. Stephan Jöckel, Leiter Elektrotechnik bei VENSYS.

Bei Windkraftanlagen, die in küstennahen Regionen mit vergleichsweise hohen Aerosol-Konzentration anzutreffen sind, gelten für alle Anlagenbauteile besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit. Auch hier konnte die uprox+- Baureihe punkten: Bereits in der Standardausführung erfüllen die in verchromten Messinggehäusen gekapselte Sensoren in Schutzart IP68 die hohen Anforderungen. Für den Einsatz in Offshore-Anlagen gibt es Ausführungen in speziell abgedichteten Edelstahlgehäusen.

*Markus Renner ist Vertriebsspezialist bei Turck in Mülheim.

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