Gibt es den perfekten Windsensor zur Windturbinensteuerung?

Bild 1: Eistest des Lufft-Ventus-UMB Ultraschall-Anemometer in einem Testlabor

Windturbinen sind erwachsener geworden. Allerdings werden die Umgebungsbedingungen für neue Standorte immer extremer, kälter (cold climate) und salzhaltiger (offshore). Gleichzeitig werden die Turbinen immer größer. Umso mehr ist Verlässlichkeit über eine lange Nutzungsdauer gefordert. 8-10 Jahre für die Amortisation, danach weitere Jahre Laufzeit, um die Rendite auf die Investition zu erzielen.

Im Vergleich zu Autos sind Windturbinen noch Teenager. In einem modernen Auto sind Hunderte von Sensoren verbaut, wogegen eine Millionen-Euro-teure Windturbine derzeit über etwas mehr als 100 Sensoren gesteuert wird. Nicht schwer vorherzusagen, dass in den kommenden Jahren die Anzahl der Sensorik deutlich zunehmen wird. Im folgenden Beitrag geht es um die Windsensoren, um die Turbine ideal in den Wind zu stellen.

Einige Windturbinen-Hersteller hatten noch vor einigen Jahren eigene Windsensorik entwickelt. Hintergrund war, dass die bekannten Hersteller von Windsensoren diese vorwiegend für meteorologische Anwendungen entwickelt hatten. Windturbinen sind Industrie-Anlagen im Freien; für Meteorologen entwickelte Windsensorik hatte nicht die Überlebensfähigkeit und die Wartungsfreiheit als oberstes Ziel, sondern die höchste Genauigkeit. Aus der Sicht von Sensorherstellern bedeutet dies, dass es heute unterschiedliche Windsensorik für meteorologische Anwendungen und wetterkritische Steuerung von Industrieanlagen geben kann.

Der ideale Sensor verfügt gleichzeitig über höchste Genauigkeit und eine lange wartungsfreie Nutzungsphase unter extremsten Bedingungen. Wurden ursprünglich bei Turbinenanwendungen die mechanischen Anemometer eingesetzt, haben die meisten Hersteller weltweit inzwischen die ohne beweglichen Teile arbeitenden Ultraschall-Anemometer zur Standardausrüstung erhoben. Teilweise arbeiten die Turbinen nur mit einem Sensor, teilweise auch redundant mit 2 Messwertgebern.Die Steuerung der Anlage erwartet hochfrequent Messdaten, typisch ist mindestens 1 Messwert pro Sekunde, besser 10 Messwerte pro Sekunde. Die Messdatenverarbeitung findet dann im Controller des Herstellers statt.

Sämtliche Hersteller von Windturbinen überlassen heute die Entwicklung und die Produktion von Windsensoren spezialisierten Herstellern, Eigenentwicklungen wurden eingestellt.

Bild 2: Ventus-UMB auf dem La Dole
(1677m ü. M., Schweizer Jura)

Bevor ein Windsensor auf eine Turbine „darf“, sind viele Hausaufgaben zu erledigen. Ohne vernünftige Bewerbungsunterlagen gibt es keine Chancen, die Windsensorik-Visitenkarte bei den Herstellern abzugeben.

Teile dieser Unterlagen sind:

» Durchführung von Korrosionstests (Salzbad)
» Durchführung von Vibrationstests (Labor)
» Durchführung von Eistests (Labor und im Freiland)
» Zerstörungsprüfung (HALT-Test).

Sind diese Tests bestanden, fordern die Hersteller von Windturbinen die Einführung von KVP-Massnahmen, dh. ständige Verbesserung in die Richtung „absolute Fehlerfreiheit“. Anschließend werden die oben genannten Tests wiederholt.

Wir haben in den letzten Jahren diese Prüfungen wiederholt unternommen, um den Ventus zum perfekten Sensor zu machen. Wir sind noch nicht angekommen, aber haben einen großen Teil des Weges zurückgelegt. Für quartalsorientierte Denkweisen sind solche Zielsetzungen ungeeignet; es geht um langfristige Nutzung und langfristig angelegte Entwicklungsarbeit, um den Anforderungen eines fehlerfrei arbeitenden Windsensors gerecht zu werden.

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