Windenergieanlagen: werkseitig vorproduzierte Verdrahtung für die Turmaufstiegsbeleuchtung in Windenergieanlagen Einfach zusammenstecken - KEM

Windenergieanlagen: werkseitig vorproduzierte Verdrahtung für die Turmaufstiegsbeleuchtung in Windenergieanlagen

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Die Menschen nutzen die Windenergie seit Jahrhunderten für ihre Zwecke. Die ältesten bekannten Windmühlen stammen aus Persien (Getreidemühle), Tibet (Gebetsmühle) und aus China (Wasserpumpe). Nach dem Entdecken der Elektrizität und der Erfindung des Generators lag es nahe, die Windenergie auch zur Stromerzeugung zu nutzen. Anfänglich wurden Windmühlen dazu einfach mit einem Generator versehen. Doch mit der weiteren Entwicklung der Strömungsmechanik wurden die Aufbauten und Flügelformen spezialisierter. Heute spricht man deshalb auch von Windkraftanlagen.

Windkraftanlagen lassen sich in allen Klimazonen, auf See und in allen Landformen zur Gewinnung elektrischen Stroms einsetzen. International gehören die USA, China, Deutschland, Spanien und Indien zu den größten Nutzern von Windenergie. In Europa hat sich längst ein eigener Industriezweig für Windkraftanlagen entwickelt. Weltweit sind über 160 000 MW Windkraftleistung installiert, womit die Windenergie 2009 bereits einen Anteil von 1,6 % an der globalen Stromversorgung überschreitet. Bei den aktuellen Wachstumsraten der Windbranche von weltweit rund 30 % wird Windenergie im Jahr 2019 einen Anteil von 8,4 % an der weltweiten Stromversorgung erreichen können. Nicht ohne Grund wird im Bericht des Weltklimarates (IPCC) die Windenergie als eine der Schlüsseltechnologien gegen den Klimawandel bezeichnet.

Verdrahtungskonzept für die Turmaufstiegsbeleuchtung
Der Turm einer Windenergieanlage ist wirtschaftlich von besonderer Bedeutung. Er macht ca. 15 bis 25% des Preises der gesamten Windenergieanlage aus. Ein großer Teil sind Transport- und Montagekosten. Bei den Montagekosten wiederum entfällt ein nicht unerheblicher Teil auf die elektrische Versorgung und Beleuchtung im Turmaufstieg. „Konventionell“ ausgeführt ist sie oft fehlerbehaftet, material- und zeitaufwändig – auch eine Elektrofachkraft ist unabdingbar. Mit Fieldpower präsentiert Weidmüller ein umfassendes, rationelles, ökonomisches und flexibles Konzept für die elektrische Beleuchtung im Turmaufstieg. Fieldpower ist in Schutzart IP65 ausgelegt. Diese innovative Lösung erfordert zur Montage auf der Baustelle keine Elektrofachkraft. Die vorproduzierte und geprüfte elektrische Verdrahtung lässt sich auf der Baustelle schnell, einfach und fehlerfrei zusammenstecken.
Der Turm ist das größte und schwerste Teil einer Windenergieanlage. Bei netzeinspeisenden Anlagen beträgt die Turmhöhe ca. das 1 bis 1,8 fache des Rotordurchmessers. Rohrtürme aus Stahl oder Stahlbeton sind derzeit die gängigste und am weitesten verbreitete Turmbauart. Die Türme werden zylindrisch oder konisch gefertigt und bestehen aus mehreren Segmenten. Der Bau der Türme geschieht entweder am Standort selbst oder sie werden aus vorgefertigten Segmenten zusammengesetzt. Ein Turmaufstieg in die Gondel ist jederzeit sicher durchzuführen. Für einen gefährdungsfreien Turmaufstieg kommen im Inneren der Türme Leuchtstofflampen zum Einsatz. Ihre Montage erfolgt derzeit durch eine Elektrofachkraft auf der Baustelle. Das ist zeit- und kostenintensiv. Darüber hinaus ist die Montage bei widrigen Witterungsbedingungen problematisch, besonders in der kalten Jahreszeit, wenn Handschuhe erforderlich sind. Selten ist diese Arbeit fehlerfrei ausgeführt. Die anschließende Fehlersuche erhöhen Inbetriebnahmezeit und -kosten deutlich. Dieses Problem hat Weidmüller aufgegriffen und offeriert mit Fieldpower eine innovative, umfassende und rationelle Lösung in Schutzart IP65.
IDC-Technologie: Insulation Displacement Connection
Die Fieldpower Lösung ist flexibel und ökonomisch. Das Produktkonzept basiert auf einer „Fieldpower Box“ zum Kontaktieren von fünfpoligen Energieleitungen von 2,5 bis 6 mm2. Die „Fieldpower Box“ besteht aus Unterschale und eingesetzten Anschlussblock. Die Unterschale der „Fieldpower Box“ bringen die Monteure an den zuvor definierten Stellen in den Turmsegmenten an. Dabei handelt es sich um eine rein mechanische Tätigkeit. Parallel dazu erfolgen die passgenaue Vorkonfektionierung der Leitungen und die elektrische Verdrahtung in der Elektrowerkstatt. Die ungeschnittene Energieleitung kann als Rund- oder Flachleitung ausgeführt sein. Sie wird an den zuvor definierten Stellen partiell abgemantelt. Für diese Arbeit bietet Weidmüller zwei passende Abmantelwerkzeuge AM 16 (Rundkabel) oder AMF 6/10 (Flachkabel). Anschließend wird die ungeschnittene Energieleitung in den Anschlussblock eingelegt. Das geschieht schnell und fehlerfrei durch die Farbkodierung. Dann wird die Kontakteinheit aufgerastet. Das Kontaktelement wird einfach mit einem Schraubendreher in einer 90°-Bewegung „umgelegt“. Fertig! Der sichere und zuverlässige Kontakt zur ungeschnittenen 400 Volt Energieleitung ist hergestellt.
Die Verbindung zur Energieleitung erfolgt ungeschnitten über die IDC-Technologie: Insulation Displacement Connection. Leuchtstofflampen und Steckdosen des Turmaufstiegs werden ebenfalls in der Elektrowerkstatt vorkonfektioniert und mit einem Steckverbinder versehen, alternativ kann ein mit Steckdose und/oder Schalter respektive Taster komplett bestücktes „Fieldpower Gehäuse“ zum Einsatz kommen. Das Gehäuse kann auf Wunsch auch mit angeschlossenen Kabel und Leitungen geliefert werden.
Rationelle und fehlerfreie Montage
Die Montage der ungeschnittenen Energieleitung mit angeschlagenen Anschlussblöcken erfolgt auf der Baustelle rationell und fehlerfrei. Ein Mechaniker rastet dazu mit einem deutlich hörbaren „Click“ die Anschlussblöcke einfach in die bereits montierten Unterschalen ein. Anschließend erfolgt die Verbindung von den im Turmsegment montierten Beleuchtungskörpern und Steckdosen mit der „Fieldpower Box“. Den elektrischen Kontakt stellt der Mechaniker her, dazu wird einfach der Steckverbinder auf den Kontaktblock aufgesteckt. Weidmüller offeriert auch Twin-Steckverbinder zum Realisieren von zwei Stichleitungen. So können – falls erforderlich – am Kontaktblock ein oder zwei Verbraucher angeschlossen werden. „Fieldpower“ vereinfacht auch das elektrische Verbinden der einzelnen Turmsegmente. Auch hier wird die Verbindungsleitung in der Werkstatt vorkonfektioniert – und zwar mit einem Kontaktblock. Dieser wird nach Montage der Turmsegmente einfach auf den Anschlussblock der „Fieldpower Box“ gesteckt, die sich im anderen Turmsegment befindet. Die Montage erfolgt auch hier schnell, rationell und fehlerfrei.
Eine mit „Fieldpower“ realisierte elektrische Verdrahtung im Turmaufstieg lässt sich bei Bedarf jederzeit erweitern. Die neu hinzukommenden Verbraucher oder Betriebsmittel werden einfach mit handelsüblichen Rundleitungen und vormontierten Steckverbindern versehen oder direkt an den „Push-In“- Anschluss im Kontaktblock von der zuvor montierten „Fieldpower Box“ eingesteckt.
Das „Push In“-Anschlusssystem beeindruckt durch einfaches und sicheres Handling sowie geringe Verdrahtungszeiten. Der abisolierte massive Leiter wird einfach bis zum Anschlag in die Klemmstelle gesteckt – fertig. Selbst feindrähtige Leiter mit aufgecrimpten Aderendhülsen – mit und ohne Kunststoffkragen – lassen sich problemlos auf diese Weise anschließen. Ein Werkzeug ist hierfür nicht mehr erforderlich. Im „Fieldpower“-Konzept besteht auch die Möglichkeit, Verbraucher, Abgänge und Verzweigungen abzusichern. Das ist insbesondere bei Reduzierung des Leiterquerschnitts wichtig. Für diese Applikation kommt die „Fieldpower“-Box Fuse für ¼“ x 1¼“ Sicherungen (G-Sicherungseinsätze) zum Einsatz. Die optische Kontrolle der Sicherungen geschieht mit einer roten LED als Ausfallanzeige. Am Sicherungs-Steckverbinder lassen sich Leiterquerschnitte von 0,5 bis 4 mm2 anschließen.
Applikationsspezifische Lösung
Weidmüller offeriert nicht nur einzelne Komponenten, sondern komplette und passgenaue Funktionseinheiten. Diese reichen von Steckdosen in „Fieldpower Gehäusen“ bis hin zu komplettierten Kabelsegmenten. Für eine Bestückung mit Schaltgeräten, Elektronikkomponenten, Klemmenleisten und Anschlussstecker bis hin zu Klappdeckeln und Kühlkörpern bietet sich „Fieldpower Gehäuse“ und „Fieldpower Control“ an. „Fieldpower Control“ ist der dezentrale Schaltkasten am Energiebus. Er basiert auf einem modularen Baukasten, das heißt passend zur jeweiligen Applikation können „Fieldpower Terminals oder eine Tragschiene in die Unterschale gesteckt werden. Klappdichtungen in Schutzart IP 65 ermöglichen die schnelle Einführung von steckbaren Leitungen. Je nach Bedarf kann ein flacher oder hoher Deckel zum Einsatz kommen.
Steckverbinder für Energie, Signale, Daten
In Windenergieanlagen gilt es, einzelne Systeme zum Beispiel bei Revision schnell auszutauschen. Hier spielt das modulare Steckverbindersystem Rockstar Concept seine Vorteile aus. Die Gruppe Schwere Steckverbinder unterstützt die Modularität beim Engineering von Windenergieanlagen. Sie erfüllt in einem Steckverbindergehäuse die unterschiedlichen Anforderungen an elektrischen Kennwerten, Leistungen, Signalen sowie Daten und sind als Baukastensystem konzipiert. Neben Versorgungs- und Signalleitungen kommen für die Kommunikation in der Windenergieanlage bzw. im Windpark verstärkt Datenleitungen zum Einsatz. Als Kommunikationstechnologie gewinnt Ethernet an Bedeutung. Das Gigabit Ethernet Modul Rockstar Concept ST ist für die Verbindung von Datenleitungen in Ethernet-Netzwerken die passende Schnittstelle, sowohl für Kupfer- als auch für die LWL-Verkabelung.
Das Rockstar Concept ST- Datenmodul ist als Doppelmodul konzipiert. Es nimmt im jeweiligen „Concept“-Modulrahmen zwei Steckplätze ein. Das Datenmodul lässt sich mit bis zu acht unterschiedlichen Dateneinsätze bestücken. Zum Einsatz kommen feldkonfektionierbare RJ45-Module, sowie RJ45-, SC- oder LC-LWL-Module und Hybridmodule in Crimpanschlusstechnik. Am achtpoligen, ohne Spezialwerkzeug konfektionierbaren RJ45- Modul können vor Ort schnell flexible Leiter von 0,46 bis 0,76 mm2 und massiv ausgeführte Leiter von 0,40 bis 0,64 mm2 angeschlossen werden. An den Dateneinsätzen in Crimpanschlusstechnik kommen folgende Querschnitte zum Anschluss: RJ45 achtpolig – flexible Leiter von 0,46 bis 0,61 mm2, massive Leiter von 0,36 bis 0,51 mm2. Die RJ 45-Dateneinsätze sind in hochwertiger Steadytec-Kontakttechnologie ausgeführt, sodass mehr als 750 Steckzyklen gemäß IEC 60603–7 möglich sind.
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