Forschen für die Energiewende: Wissenschaftler und Partner verbessern Offshore-Windparks

Offshore-Windparks sind ein wichtiger Bestandteil der Energiewende. Doch die Anforderungen an Windenergieanlagen sind immens: Denn bei ungünstigen Wetterbedingungen ist ein Service-Einsatz auf See zur Wartung oder Reparatur der Anlagen über längere Zeit nicht möglich. So können kleine Fehler im schlimmsten Fall zum Stillstand und damit zu großen Ertragseinbußen führen. Wissenschaftler der Universität Bremen haben mit ihren Kooperationspartnern Windrad Engineering und Converteam ein Verfahren entwickelt, das dazu beitragen kann, Probleme rechtzeitig zu erkennen, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Wartung zu optimieren und die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern.

Die Ergebnisse sind im Rahmen des Verbundprojekts „Windenergieanlagen mit intelligenter Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (Wint-LES)“ entstanden, das vor zwei Jahren am Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB) der Universität gestartet war. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Projekt mit rund 500.000 Euro gefördert.

Bei dem entwickelten Lösungsansatz werden elektrische Betriebsgrößen wie Spannungen, Ströme und die Drehzahl des Generators der Windenergieanlage gemessen und mit einer Software ausgewertet. „Mit der intelligenten Software können wir die Belastungen, die auf die Mechanik einer Windenergieanlage wirken, viel besser beobachten“, sagt Professor Bernd Orlik vom IALB. Dadurch würden Fehlerentwicklungen viel früher erkannt. Somit kann die Wartung der Windenergieanlagen optimal geplant werden, und zwar bevor ein Schadensfall eintritt. Die Software ermöglicht darüber hinaus die Entlastung der mechanischen Bauteile – beispielsweise bei Windböen – lediglich durch geringfügige Eingriffe in die Energieerzeugung. So kann ein Ausfall der Anlage verhindert werden. „Das erlaubt einen deutlich ökonomischeren Betrieb.“ Die Messdaten werden über das Internet an einen zentralen Datenspeicher übermittelt und dort ausgewertet.

Das dafür notwendige Verfahren haben die Wissenschaftler mit Hilfe mathematischer Modelle in ihren Laboren entwickelt und an einer Versuchsanlage erfolgreich getestet. Unterstützt wurden sie dabei von ihrem Projektpartner Converteam in Berlin. Der Spezialist für Antriebs- und Automatisierungstechnik erarbeitete im gemeinsamen Fördervorhaben Lösungen für die Ferndiagnose von Teilen der elektrischen Antriebsausrüstung von Windenergieanlagen. Das Verfahren des IALB zur Beurteilung mechanischer Belastungen kann sowohl in dieses System zur Ferndiagnose integriert, als auch ohne großen Aufwand in bereits bestehenden Windenergieanlagen eingesetzt werden, weil die notwendigen Daten für den Umrichter, der den Strom umwandelt, grundsätzlich erfasst werden. Der Projektpartner Windrad Engineering GmbH aus Bad Doberan an der Ostsee hat mit seiner Expertise dazu beigetragen, dass aus den elektrischen Messdaten gezielt Rückschlüsse auf die mechanische Belastung des Antriebsstranges, zum Beispiel durch schädliche Schwingungen, gezogen werden können. In Kürze sollen die ersten Feldversuche stattfinden, bei denen die Ergebnisse in Windparks überprüft werden.

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Kontakt:
Universität Bremen
Fachbereich Physik/Elektrotechnik (FB 1)
Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB)
Prof. Dr. Bernd Orlik
Tel. 0421 218 – 62680
E-Mail: b.orlik@ialb.uni-bremen.de
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Dr. Holger Raffel
Tel.: 0421 218 62690
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