Lastüberwachung für den zuverlässigen Betrieb von Windenergieanlagen
Windenergieanlagen sind für eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt. In dieser Zeit sind die Rotorblätter extremen Umweltbedingungen und Beanspruchungen ausgesetzt. Eine kontinuierliche Lastüberwachung ermöglicht eine genaue Abschätzung der verbleibenden Lebensdauer. Mehr dazu im heutigen Blogbeitrag.
Erneuerbare Energien wie Solar- und Windenergie gewinnen immer mehr an Bedeutung. In unserer Reihe zum Thema Windenergie erklären wir euch, wie eine solche Energiegewinnung genau funktioniert und wo dabei Produkte und Lösungen von Phoenix Contact zum Einsatz kommen.
Wie Wind und Windenergie entstehen haben wir euch bereits in einem anderen Blogbeitrag erklärt. Zahlen, Daten und Fakten zum Thema Windenergie könnt ihr hier noch mal nachlesen.
Sehr große dynamische Kräfte wirken auf die Rotorblätter einer Windenergieanlage. Über den Verlauf der Lebensdauer können diese zu strukturellen Schäden im Rotorblatt führen. Die Lasten werden bei der Entwicklung bedacht und die Bauteile der Anlage je nach Standort ausgelegt.
Für eine Laufzeitverlängerung wird ein Nachweis der Standsicherheit über die geplante Betriebszeit hinaus benötigt. Gutachter prüfen dazu u. a. Daten von Anlagenherstellern. Viele dieser Daten lassen sich dabei nur sehr schwer bestimmen oder über Umwege errechnen. Z. B. müssen Gutachter auf Windfeldanalysen und Winddaten aus der Anlagensteuerung zurückgreifen, um die Belastung der Bauteile über die bisherige Lebenszeit einschätzen zu können. Diese Daten sind oft ungenau oder unvollständig und müssen mit einem entsprechenden Risikofaktor belegt werden. Für eine exakte Berechnung der möglichen Laufzeitverlängerung ist es daher von Vorteil, wenn die exakten Lastdaten über einen möglichst langen Zeitraum vorliegen. Durch eine kontinuierliche Überwachung von Lasten und Schwingungen können Schäden frühzeitig erkannt werden. Kommt es zu einem Schaden, kann dieser mit geringem Aufwand beseitigt werden. Veränderungen in der Struktur über die Lebensdauer des Rotorblatts werden aufgezeichnet. Mit diesen Daten wird die Belastung der Blätter durch eine lastoptimierte Regelung auf ein Minimum reduziert.
Lastüberwachung direkt im Rotorblatt
Das Rotor Monitoring System (RM-S) von Phoenix Contact überwacht kontinuierlich die Schwingungen und Lasten in den Rotorblättern. Es misst Lastverhalten und Biegemomente in Rotorblättern. Dazu werden Dehnungsmessstreifen nahe der Blattwurzel auf der Innenseite von Rotorblättern einer Windenergieanlage geklebt. Dadurch gemessene Werte ermöglichen eine Abschätzung der verbleibenden Lebensdauer.
Die Lastüberwachung kann bei einem Neubau einer Windenergieanlage direkt in das elektrische Design eingeplant oder in bestehenden Anlagen nachgerüstet werden. Die Steuerung bestimmt aus den Messwerten das minimale, mittlere und maximale Biegemoment sowie die Drehzahl des Rotors. Alle Rohdaten können gespeichert und ausgewertet werden. Die aufbereiteten Daten werden der übergeordneten Steuerung synchron zur Signalabtastung bereitgestellt. Beim Überschreiten der eingestellten Grenzwerte kann über frei programmierbare Digitalausgänge ein Alarm gesetzt werden.
Die geballte Intelligenz
Für die Prüfung der Rotorblätter bietet Phoenix Contact gemeinsam mit zwei weiteren Überwachungslösungen ein modulares Gesamtsystem namens Blade Intelligence. Lest auch die anderen beiden Blogbeiträge über die Lösungen zur Eiserkennung und Blitzstrommessung.
Noch Fragen zum Thema Windenergie?
Wollt ihr mehr über das Thema Windenergie bei Phoenix Contact und unsere Lösungen erfahren? Wir sind vom 10. bis 13. September auf der HUSUM Wind vertreten (Halle 2, Stand 2D16). Unsere Wind-Experten stehen euch dort für Fragen zur Verfügung.
Als echter Blomberger gab es nur ein Ziel nach dem Abitur: bloß weg von hier! Doch dann verschlug es mich doch zu Phoenix Contact und ich bin jetzt mittendrin in der weltweiten Energiewende. Seit mittlerweile acht Jahren arbeite ich gemeinsam mit meinen Kollegen an Gesamtlösungen für die Windenergie.
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