USVs unabdingbar für sichere Windenergieanlagen

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Strenge Vorgaben des Gesetzgebers

Der Gesetzgeber schreibt in den „Richtlinien für die Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen“, Abschnitt Richtlinie Luftverkehr - E2 - Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen, vor, dass Hindernisse bei Tag und bei Nacht kenntlich gemacht werden müssen. Ebenfalls gesetzlich vorgeschrieben ist die Absicherung gegen Lampenschaden und Stromunterbrechung. Einige Hersteller bauen die USV direkt in die Signallampen ein, andere verlassen sich zusätzlich auf eine zentrale USV in der Gondel. Die muss ohnehin vorhanden sein, da viele Systeme, die mit dem einwandfreien Funktionieren der Windenergieanlage zu tun haben, auf keinen Fall ausfallen dürfen. Dazu gehören unter anderem die Bremsanlage sowie die Steuerung für die Drehung der Rotorblätter an ihrer Längsachse, der sogenannte Pitch.

Den unterbrechungsfreien Stromversorgungen, meist sind mehrere Anlagen verbaut, kommt eine extrem hohe Bedeutung zu. Die Betreiber von Windenergieanlagen gehen kein Risiko ein. Wenn die USV einen Ausfall meldet, zum Beispiel, weil die Akkus defekt sind, wird die Turbine in dieser Anlage gestoppt, bis der Fehler behoben ist. Das verursacht natürlich extreme Kosten. Neben dem Totalausfall muss so eine USV auch in der Lage sein, starke Schwankungen, sowohl in der Spannung als auch in der Frequenz auszugleichen. Schafft das die USV, ohne in den Batteriemodus zu schalten und damit auch die Batteriereserven anzugreifen, erhöht das die Lebensdauer der Akkus und verbessert die Verfügbarkeit des Gesamtsystems. Die USVs der PMC-Serie von Rittal sind beispielsweise in der Lage, einen Frequenzbereich zwischen 35 und 70 Hz ohne Rückgriff auf die Akkus auszugleichen.

Schwierige Bedingungen für empfindliche Bauelemente

Nun ist die Gondel einer Windenergieanlage für eine USV kein optimaler Aufstellort. In kleineren Anlagen gibt es keine aktive Kühlung, nur Filterlüfter sorgen für den Luftaustausch. Für die verbauten Akkus sind das keine guten Nachrichten, ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit hängt maßgeblich von der Temperatur ab. Standard-USVs erreichen die zugesicherten Standzeiten nur bei konstanten 20°C Umgebungstemperatur. Weichen die Werte stark davon ab, wird aus einem 3-Jahres-Wartungsintervall schnell ein ungeplanter Austausch nach 10 Monaten.

Ein Weg, um diese Problematik anzugehen, ist der Einsatz der Rittal TempExtend-Technologie. Diese Batterien haben eine erheblich höhere Toleranz gegenüber Temperaturabweichungen, im Nennbetrieb können sie mit bis zu 15 Jahren Lebensdauer spezifiziert werden. Bei den stark schwankenden Temperaturen in der Gondel – der Bereich geht von -30 bis +60°C – sind in der Praxis immer noch Wartungsintervalle von drei Jahren und mehr möglich. Die TempExtend-Akkus sind teurer als handelsübliche Batterien, doch die Mehrkosten fallen bei den enormen Aufwendungen für Wartungseinsätze bei einer Windenergieanlage nicht ins Gewicht. Würde eine Offshore-Turbine durch einen Akkuausfall zwangsgestoppt, müsste sie bis zum nächsten regulären Wartungseinsatz stillgelegt bleiben.

Ein anderer Weg, um die Verfügbarkeit und Lebensdauer von Akkus zu erhöhen, ist die Kontrolle der Umgebungsbedingungen. Von Rittal gibt es auch spezielle Batterielösungen in kleinen Gehäusen, die mittels einer Schrankklimatisierung auf 20°C Umgebungstemperatur gehalten werden. Um die Knallgasentwicklung zu vermeiden, kommt eine Zentralentgasung zum Einsatz. Das Konzept könnte auch im größeren Rahmen für Vorteile beim Hersteller von Windenergieanlagen sorgen. Denn die Schranksysteme, für die Rittal bekannt ist, lassen sich auch mit den elektrischen Anlagen und elektronischen Steuersystemen bestücken. Dafür sind Racks mit unterschiedlichen Einbautiefen notwendig, die Rittal zum Einsatz in zahlreichen Variationen anbietet. Dadurch ließe sich die Diversität vieler unterschiedlicher Zulieferer deutlich reduzieren.

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