{"id":1012159,"date":"2016-05-12T00:00:32","date_gmt":"2016-05-11T22:00:32","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.lufft.com\/?p=12159"},"modified":"2016-06-13T09:45:11","modified_gmt":"2016-06-13T07:45:11","slug":"windturbinen-regelung-der-zukunft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.otthydromet.com\/de\/windturbinen-regelung-der-zukunft\/","title":{"rendered":"Windturbinen-Regelung der Zukunft"},"content":{"rendered":"<p>H\u00f6her, extremer, zuverl\u00e4ssiger: Parallel zu den wachsenden Anforderungen an Windturbinen, wachsen die Anforderungen an Sensoren zur \u00dcberwachung der Anlagen. Doch wie k\u00f6nnen Windsensoren-Hersteller diese W\u00fcnsche bedienen? Und welche W\u00fcnsche an die Windsensoren der Zukunft gibt es \u00fcberhaupt? Mithilfe der aktuellen Rahmenbedingungen und Tendenzen auf dem Windenergiemarkt, hat unser CEO Klaus Hirzel eine Wunschliste an die Windsensoren der Zukunft zusammengestellt.<\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<p>H\u00f6her, extremer, zuverl\u00e4ssiger: Parallel zu den wachsenden Anforderungen an Windturbinen, wachsen die Anforderungen an Windsensoren zur \u00dcberwachung der Anlagen. Doch wie k\u00f6nnen Windsensoren-Hersteller diese W\u00fcnsche bedienen? Und welche W\u00fcnsche an die Windsensoren der Zukunft gibt es \u00fcberhaupt? Mithilfe der aktuellen Rahmenbedingungen und Tendenzen auf dem Windenergiemarkt, hat unser CEO Klaus Hirzel eine Wunschliste an die Windsensoren der Zukunft zusammengestellt.<\/p>\n<h3><strong>Rahmenbedingungen<\/strong><\/h3>\n<p>Mehr als 200.000 Windturbinen wurden in den letzten Jahren weltweit im Zusammenhang mit der Energiewende installiert. Inzwischen ist China der gr\u00f6\u00dfte Markt, gefolgt von USA, Japan, dem Vereinigten K\u00f6nigreich, Indien und Deutschland. Der Markt f\u00fcr erneuerbare Energien wird in den kommenden Jahren global weiter wachsen.<\/p>\n<p>Die Risiken f\u00fcr die Installationen nehmen zu: immer h\u00f6her, immer extremer. Das \u201eExtreme\u201c in dieser Anwendung bezieht sich sowohl auf K\u00e4lte als auch auf die Offshore-Anwendungen in salzigen Umgebungen.<\/p>\n<p>Die Turbinen m\u00fcssen sehr lange einwandfrei funktionieren. Denn ungeplante Wartungsarbeiten sind besonders aufw\u00e4ndig und teuer. Nutzer und Investoren erwarten garantierte Nutzungsdauern von \u00fcber 10 Jahren in Verbindung mit einer garantierten Energieernte. Das Denken der Hersteller kreist somit weniger um proaktive Wartung, die fr\u00fch und eventuell unn\u00f6tig sein kann, sondern besch\u00e4ftigt sich bereits mit \u201epredictive maintenance\u201c und \u201ereliability centered maintenance\u201c.<\/p>\n<p>Die Umgebungsbedingungen werden k\u00fcnftig durch mehr Extremwetter in Form von Unwetter gepr\u00e4gt. \u00c4hnlich wie an der B\u00f6rse nimmt die \u201eVolatilit\u00e4t\u201c des Wetters zu. Rechtzeitige Abschalt- und Positionsanpassungen f\u00fcr die Turbine werden immer wichtiger. <a href=\"http:\/\/lufft.com\/de\/produkte\/windstroemung\/ventus-umb-fuer-windenergie-anwendungen-8371umt\/\" target=\"_blank\">Ultraschall-Windsensoren<\/a> k\u00f6nnen heute bis zu 300 km\/h schnelle Windspitzen messen. Das Erkennen von Vereisungsans\u00e4tzen an den Fl\u00fcgelspitzen bei nahezu Schallgeschwindigkeit ist messtechnisch immer noch eine Herausforderung.<\/p>\n\n<h3><strong>Umfeld-Informationen<\/strong><\/h3>\n<p>Immer noch arbeiten mehr als 50% der auf Turbinen installierten Windsensoren mit mechanisch beweglichen Teilen. Auf modernen Turbinen wird dagegen die Ultraschall-Technologie mit extrem schnellen Ansprechzeiten eingesetzt. Leider setzen Turbinenbetreiber diese wichtigen Sensoren selten redundant ein. Allerdings f\u00fchrt ein defekter Windsensor dann zum Kontroll-Verlust. Deshalb wird eine extrem hohe Verf\u00fcgbarkeit von 99.99% seitens der Hersteller gefordert.<\/p>\n<p>Hersteller, die redundante Ausf\u00fchrungen im technischen Design einplanen, verwenden in vielen F\u00e4llen zwei Mal denselben Sensor. Da sich in der Regel identische Sensoren bei identischen Bedingungen gleich verhalten, werden bei Vereisungsproblemen beide Sensoren gleichzeitig keine Messdaten mehr liefern. Insofern machen Hybrid-Anwendungen mehr Sinn, in denen entweder zwei Ultraschall-Sensoren verschiedener Hersteller oder ein Ultraschall-Sensor mit einem dynamischen Sensor kombiniert werden.<\/p>\n<p>F\u00fcr die rechtzeitige Positionsanpassung der Turbine, wird der Wind zu sp\u00e4t \u201ehinter den Fl\u00fcgeln\u201c gemessen. Der nachvollziehbare Wunsch ist, den Wind in einer Entfernung von bis zu 2 km vor der Turbine zu erfassen und damit die Turbine immer korrekt in den Wind zu stellen.<\/p>\n<p>Vereisungssensoren sind n\u00f6tig, um die Turbinenfl\u00fcgel vor Unwucht und Destabilisierung zu sch\u00fctzen. Vereisung beginnt h\u00e4ufig an den Fl\u00fcgelspitzen, eine direkte Detektion ist die sicherste Methode. In den heutigen Anlagen wird die Vereisungsgefahr an diesen Punkten in der Regel nicht gemessen.<\/p>\n<p>Sichtweitesensoren sind f\u00fcr die Beleuchtung notwendig. Hier kommen optische Verfahren mit Vorw\u00e4rtsstreulicht zum Einsatz. Nachteil dieser Verfahren ist, dass die Sensoren nicht wartungsfrei arbeiten. Niederschlags- sowie Luftdruckmesser liefern optional und der Vollst\u00e4ndigkeit halber weitere Informationen.<\/p>\n\n<h3><strong>Produktanforderungen<\/strong><\/h3>\n<p>In Bezug auf die Geh\u00e4usekonstruktion gilt: kein Plastik! Seewasserfestes, korrosionsfestes Aluminium ist die einzig richtige Wahl. Au\u00dferdem sind Vibrationstests vor dem Feldversuch unverzichtbar.<\/p>\n<p>Die verschiedenen Sensortechnologien (Radar, Ultraschall, Laser und andere) sollen langzeitstabil, idealerweise driftfrei funktionieren. Sensor-Hersteller geben auf Anfrage diese Informationen an Anwender weiter, Standard-Datenbl\u00e4tter enthalten diese wichtige Information allerdings nur in Ausnahmef\u00e4llen.<\/p>\n<p>Genauigkeiten sollen durch Laborkalibrierungen belegt sein. Ein Abgleichpunkt gen\u00fcgt in der Regel nicht, da sich ein Sensor in den seltensten F\u00e4llen linear verh\u00e4lt. Ein qualifiziertes Hersteller-Zertifikat enth\u00e4lt somit verschiedene Messvergleiche \u00fcber den gesamten Messbereich.<\/p>\n<p>Die Sensorik soll einfach in verschiedene Controller-Umgebungen eingebunden werden k\u00f6nnen und \u00fcber offene (Standard-)Protokolle verf\u00fcgen. \u00dcber den eingebauten Mikroprozessor sind Parametrierungen, Diagnosen und Messwert-Abfragen heute sehr einfach m\u00f6glich.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3><strong>Wartung der Umfeldsensorik<\/strong><\/h3>\n<p>Das herk\u00f6mmliche Konzept einer reaktiven Wartung, die nur nach einer St\u00f6rung stattfindet, ist f\u00fcr die Windenergie-Branche nicht ausreichend. Die Service- und Austauschkosten sind in diesen F\u00e4llen zu hoch, die Ausfallzeit der Turbine ist nicht akzeptabel.<\/p>\n<p>Bietet sich alternativ eine proaktive Wartung an? In vielen F\u00e4llen erfolgt ein pr\u00e4ventiver Austausch des Windsensors nach z.B. 5 Jahren. MTBF-Tests (Mean Time Between Failures) der Hersteller zeigen allerdings, dass ein solcher Sensor mehr als 10 Jahre zuverl\u00e4ssig funktioniert. Damit wird f\u00fcr Sicherheit in diesem Fall zu viel Geld ausgegeben.<\/p>\n<p>Optimaler funktioniert das Konzept einer prognostischen Wartung, sofern der Sensor \u00fcber Diagnose-F\u00e4higkeiten verf\u00fcgt. Oder im Zusammenspiel mit den anderen Umfeld-Sensoren auf der Turbine. Hier erkennen Controller, dass einer der Sensoren demn\u00e4chst zu tauschen ist. Hierbei handelt es sich um einen idealen Anwendungsfall der sogenannten Industrie 4.0, in der smarte Sensoren mit smarten Controllern verhandeln, wann der ideale Ersatzzeitpunkt ist.<\/p>\n<p>Ein weiterer Ansatz f\u00fcr intelligente und rechtzeitige Wartung ist der Begriff \u201ereliability-centered maintenance\u201c.<\/p>\n<p>Alle diese Wartungskonzepte setzen voraus, dass ein Stabilit\u00e4tsverlust des Sensors rechtzeitig erkannt wird.<\/p>\n<p><strong>\u00a0<\/strong><\/p>\n<h3><strong>Zusammenfassung<\/strong><\/h3>\n<p>Bis heute gibt es noch keine spezielle Sensorfamilie auf dem Markt, die ausschlie\u00dflich f\u00fcr Turbinenanwendungen konzipiert wurde. Viele Windsensoren entwickelten sich z.B. aus meteorologischen oder milit\u00e4rischen Anwendungen heraus und verbessern sich von Zeit zu Zeit immer mehr.<\/p>\n<p>Warum hat eigentlich noch nie ein Turbinenhersteller den idealen Umweltsensoren-Baukasten eingefordert? Die j\u00e4hrlichen St\u00fcckzahlen lassen diesen Anspruch zu und das Ergebnis w\u00e4re intelligent, modular und preiskonform.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>H\u00f6her, extremer, zuverl\u00e4ssiger: Parallel zu den wachsenden Anforderungen an Windturbinen, wachsen die Anforderungen an Sensoren zur \u00dcberwachung der Anlagen. Doch wie k\u00f6nnen Windsensoren-Hersteller diese W\u00fcnsche bedienen? Und welche W\u00fcnsche an die Windsensoren der Zukunft gibt es \u00fcberhaupt? 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