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Ausgewählte Ausgabe: 10-11-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Windenergieanlagen effizienter gestalten

Die grundlegende Überarbeitung der gegenwärtig eingesetzten Steuerungs- und Regelungsarchitektur von Windenergieanlagen – das ist der Ansatz des Forschungsprojektes „eco4wind“. Hieran arbeitet der Berliner Engineering-Dienstleister IAV als Konsortialführer gemeinsam mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Ruhr-Universität Bochum sowie der Hamburger Senvion GmbH. Ziele sind eine höhere Energieeffizienz der Windenergieanlagen, eine zuverlässigere Energieversorgung sowie die Erschließung neuer Aufstellungsstandorte.


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Seit rund 20 Jahren hat sich an der Architektur der Steuerung und Regelung von Windenergieanlagen (WEA) verhältnismäßig wenig geändert. „Das führt dazu, dass die Potenziale der neuen, leistungsfähigen Anlagen nicht optimal genutzt werden können“, erklärt Dr. Axel Schild, der bei IAV die Aktivitäten rund um eco4wind leitet. „Die Projektpartner wollen die neuesten Forschungsergebnisse aus mehreren Spezialgebieten der Regelungs- und Automatisierungstechnik nutzen, um die Betriebsführung von Windenergieanlagen auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen.“

Hauptteil des Projekts

Kern des Ansatzes von eco4wind ist eine innovative Echtzeitbetriebsführung auf Basis nicht-linearer modellprädiktiver Regelung, die eine neue, intelligente Art der Planung und Steuerung der Betriebsdynamik ermöglichen soll. „Mit der Echtzeitbetriebsführung lässt sich die konventionelle Regelung von Drehzahl und Leistung sowie von Turm- und Triebstrangdämpfung ablösen“, so Prof. Dr.-Ing. Rolf Findeisen, Projektleiter vom Lehrstuhl für Systemtheorie und Regelungstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Das soll dazu führen, dass Betreiber ihre bestehenden Anlagen in Zukunft deutlich wirtschaftlicher nutzen können.
Durch den gesteigerten Energieertrag bei gleichzeitig niedrigeren Materialkosten sollen die Stromgestehungskosten um mindestens 2 % sinken. Zudem soll die Zuverlässigkeit der Energieversorgung aus WEA zunehmen: Der Bedarf an Regelenergie sinkt beziehungsweise WEA werden in der Lage sein, selbst Regelenergie zu liefern. „Hinzu kommt, dass sich dank der Ergebnisse von eco4wind künftig neue Standorte für WEA erschließen lassen – etwa durch bisher nicht realisierbare Anlagenkonzepte“, sagt Dr.-Ing. Jens Geisler, Senior Expert Regelungstechnik bei der Senvion GmbH.

Die verschiedenen Arbeitspakete

Das Projekt ist in sieben Arbeitspakete unterteilt, in die die fünf Partner aus Industrie und Forschung jeweils ihre spezifischen Erfahrungen und Kenntnisse einbringen. „Neben neuen methodischen Grundlagen und der Erweiterung der bestehenden Theorie geht es dabei auch um innovative Steuerungskonzepte und echtzeitfähige Algorithmen“, berichtet Prof. Dr.-Ing. Martin Mönnigmann, Projektleiter am Lehrstuhl für Regelungstechnik und Systemtheorie der Ruhr-Universität Bochum. Anschließend werden die neuen Komponenten in eine reale Plattform integriert und in Simulationen und Feldtests untersucht.
Im Laufe des Projektes wollen die Partner drei zentrale Ergebnisse erarbeiten: eine vollständig ausgestaltete und als Prototyp umgesetzte Infrastruktur für die Automatisierung von WEA, eine Entwicklungsumgebung, mit der Endkunden die Echtzeit-Betriebsführung ihrer WEA umsetzen können sowie Erprobungsdaten, die von einer mit den neuen Methoden betriebenen WEA stammen.

Ziel des Projekts

Die internationale Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen soll so gestärkt und die führende Rolle deutscher Forschungseinrichtungen in diesem Bereich gefestigt werden. „Wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse des Projektes die Energiewende in Deutschland erleichtern und beschleunigen“, so Prof. Dr. Moritz Diehl, Projektleiter am Institut für Mikrosystemtechnik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Davon kann die gesamte Branche der erneuerbaren Energien profitieren – also auch die Unternehmen, die nicht Partner des Konsortiums sind.
eco4wind ist im Januar dieses Jahres gestartet und endet im Dezember 2019. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit insgesamt rund 3 Mio. € gefördert.

Autoren

 Markus Mrozek

IAV GmbH, Berlin,  
markus.mrozek@iav.de

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