Windenergie

Windenergieanlagen wandeln die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um. Die Drehbewegung der Rotoren erzeugt dabei mechanische Energie, die Generatoren in elektrische Energie umwandeln. Der so erzeugte Strom wird in die Netze der Energieversorgungsunternehmen eingespeist.

Leistungsstarke, industrielle Windenergieanlagen (WEA) erreichen heute längst Leistungsklassen im Megawatt-Bereich. Solche Großanlagen werden bevorzugt in windreichen Regionen installiert, und überall dort, wo großer Energiebedarf herrscht.
Windenergieanlage bestehen aus: dem Rotor mit Rotorblättern, der Maschinengondel mit Generator und (häufig) Getriebe und dem Turm. Überwachungs-, Regel- und Steuerungstechnik, wie auch die Netzeinspeisung sind entscheidend für die Effizienz dieser Anlagen.

Netzanpassung mit Frequenzumrichtern

Strom soll bei jeder Windgeschwindigkeit erzeugt und ins Netz eingespeist werden können. Das übernehmen Frequenzumrichter. Sie passen den Strom den jeweiligen Netzfrequenzen an. Das permanente Anpassen an Wind- und Netzzustände verlangt häufiges Schalten. Die Steuerungs- und Regeltechnik optimiert hier die Betriebsparameter.

Eaton-Produkte haben sich in diesem Bereich besonders bewährt: So etwa die Kombination von DIL-Schützen bis 2.200 A und Kompaktleistungsschaltern (NZM), wie auch die IZM-Baureihe bis 6.300 A. Sie überzeugen durch ihre kompakte Bauweise und wartungsarme Konstruktion führende WEA-Hersteller. Wir haben unsere Produkte gemeinsam mit Windenergieanlagen-Herstellern auf deren spezielle Bedürfnisse hin optimiert. Sie erfüllen die hohen Schaltzyklen und garantieren einen langen, wartungsfreien Betrieb.

Rotorblattverstellung mit xStart

Rotor- und Generatordrehzahl müssen auf die Windgeschwindigkeit abgestimmt sein. Das übernimmt die Drehzahlregelung. Drehzahlvariable, pitchgeregelte Anlagen setzen sich heute im Markt immer stärker durch. Die Pitchregelung passt dabei die Anstellwinkel jedes Rotorblattes an die Windgeschwindigkeiten an. Muss eine WEA plötzlich aerodynamisch abgebremst werden, – z. B. in Notfallsituationen – dreht die Rotorblattverstellung die Rotorblätter vollständig aus dem Wind.

Solche Betriebszustände stellen äußerst hohe Anforderungen an Funktionalität und Betriebssicherheit. Zum Schützen und Schalten der Pitchregelungen und Motoren haben sich Motorstarter-Kombinationen von Eaton nachhaltig bewährt. Mit hervorragenden Kennwerten sind die Schütze und Motorschutzschalter der xStart-Reihe nicht nur für Pitchregelungen bestens geeignet, sondern auch für die Windnachführung der Maschinengondel durch Azimutantriebe.

Störlichtbogen-Schutzsystem ARCON®

WEA-Hersteller stellen zurecht hohe Anforderungen an den störungsfreien Betrieb und Anlagenschutz. Aufgabe ist es, in den Elektroanlagen hohe Kurzschlussströme sicher zu beherrschen. Einer der größten Schadensfälle entsteht, wenn ein Störlichtbogen auftritt. Das ist ein Kurzschluss zwischen aktiven Leitern unterschiedlichen Potentials. Er tritt im frei brennenden Lichtbogen in der Schaltanlage selbst auf. Die verheerenden Auswirkungen liegen im immensen Druck- und Temperaturanstieg. Im Extremfall kann die komplette Schaltanlage und in der Folge auch die Gondel Feuer fangen.

Neben speziellen Schaltgeräten für den Kurzschlussfall haben wir für diesen Extremfall das Störlichtbogen-Schutzsystem ARCON® entwickelt. Mit ARCON® wird der Störlichtbogen erfasst und gelöscht, bevor er seine fatale Wirkung entfalten kann. ARCON® ist in zahlreichen Windenergieanlagen eingesetzt und hat dort seine Leistungsfähigkeit dauerhaft bewiesen.

Hindernisfeuer mit SPS steuern

Windenergieanlagen, höher als 100 Meter, müssen – aus Gründen der Flugsicherheit – gekennzeichnet sein. Das schreiben aktuelle Sicherheitsstandards vor. Neben der farblichen Tages- und Nachtkennzeichnung sind auf dem Gondeldach Signalleuchten installiert. Zur Betriebssicherheit steuert eine SPS das Befeuerungs-Managementsystem. Sie berücksichtigt die Sichtverhältnisse und regelt die Netzversorgung der Leuchten.

Hier bewähren sich die Hochleistungssteuerungen der XC-Baureihe von Eaton tagtäglich. Die Daten werden über Lichtwellenleiter (LWL) an weitere Steuersysteme der WEA übertragen.