Konzept zur Ertragsmaximierung von Windenergieanlagen Flexibel parametrieren - KEM

Konzept zur Ertragsmaximierung von Windenergieanlagen

Flexibel parametrieren

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Die Windenergieanlagen von e.n.o. energy zeichnen sich durch eine hochwertige Ausstattung aus, indem ausschließlich Bauteile renommierter europäischer Zulieferer verwendet werden. Das Unternehmen produziert in Rostock die Anlage e.n.o. 82-2.0 in Serie. Als Steuerungssystem kommt die M1 von Bachmann zum Einsatz. Im Juli 2010 wurde der Prototyp der e.n.o. 92-2.2 errichtet.

Exklusiv in KEM Die Autoren: Frank Spelter ist Manager Corporate Communication, Sarah Holzer PR- und Online-Manager, Market Communication der Bachmann Electronic GmbH, A-Feldkirch

Als komplette Neuentwicklung erfuhr die e.n.o. 92 eine Reihe von konzeptionellen Veränderungen gegenüber der Typenreihe 82. Neben Verbesserungen bei der Montierbarkeit und Wartungsfreundlichkeit standen insbesondere die gestiegenen Marktanforderungen im Hinblick auf die Netzanschlussqualität im Fokus. Das gesamtelektrische System erfuhr dabei umfangreiche Anpassungen: Die e.n.o. 92 erhielt ein Vollumrichterkonzept gepaart mit einer elektrisch erregten Synchronmaschine.
Diese Konzeption ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Systemen die flexibel parametrierbare Kontrolle auch über schwierige Netzsituationen. Gleichzeitig steigt jedoch der Aufwand für die Steuer- und Regelungstechnik. Der Hersteller entwickelte daher für die e.n.o. 92 ein komplett neues Steuerungskonzept. Neben der elektrischen Hardware wie Schaltschränken und Verkabelung entstanden unter anderem eine Scada-Lösung und das Netzmanagementkonzept neu: „Die größte Herausforderung lag jedoch darin, dass wir neben der Entwicklung des Steuerungssystems auch eine vollständig neue Steuerungssoftware schreiben mussten“, sagt Stefan Bockholt, Konstruktionsleiter bei e.n.o. energysystems.
Bewährter Bachmann- M1-Controller
Bei der Auswahl des SPS-Systems fiel die Entscheidung auf die bewährte M1-Steuerung von Bachmann, welche über die nötige Performance zur Bewältigung der komplexen Steuer- und Regelaufgaben verfügt. „Die robuste Hardware, die in sich geschlossene Entwicklungsumge- bung für die Software, die vorhandene Visualisierung über die „Wind Application Box“ sowie der gute Kundensupport von Bachmann direkt vor Ort haben uns überzeugt“, begründet Bockholt die Wahl. Beeindruckt habe auch die anerkannte Reputation von Bachmann im Windbereich.
Ertragsmaximierung in Eigenleistung
Die e.n.o. 92 verfügt über eine Reihe von Algorithmen zur Effizienzsteigerung und damit zur Ertragsmaximierung. Diese konnten dank der Entwicklung der Steuerungssoftware im eigenen Haus berücksichtigt werden. Auch aufwändige Regelalgorithmen zur lastoptimierten Betriebsweise der Maschine wurden implementiert. Sie verringern insbesondere das Niveau der Wechselbelastungen auf die Mechanik, wodurch die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit aller Komponenten erhöht wird. Daneben enthält die Maschinensteuerung umfangreiche Regelsysteme zur Verbesserung des Netzanschlussverhaltens. So sind bereits sämtliche erforderlichen Steuer- und Regelfunktionen gemäß Systemdienstleistungsverordnung für Windenergieanlagen (SDLWindV) implementiert. In Verbindung mit dem fortschrittlichen Generator-Umrichterkonzept und dem ebenfalls entwickelten Netzmanagementsystem „e.n.o. gridmaster“ für Windparks ist die Anlage bestens darauf vorbereitet, den Erhalt des SDL-Bonus für deutsche Projekte zu sichern.
Hilfreiche Softwarebibliotheken und Dokumentation
Das Netzmanagementsystem e.n.o. gridmaster basiert ebenfalls auf der M1-Steuerungshardware und kommt in der Regel am Netzverknüpfungspunkt zum Einsatz. „Durch die aus meiner Sicht hervorragende Entwicklungsumgebung mit MPLS, dem Solution Center und der Wind Application Box hatten wir eine große Unterstützung, die Herausforderungen zu meistern“, erläutert Stefan Bockolt die Entscheidung für das Bachmann-System. „Auch die Softwarebibliotheken und die gute Dokumentation der Hardware waren sehr hilfreich“, ergänzt der Konstruktionsleiter.
Das Netzmanagementsystem dient der Reglung der Windparks in Abhängigkeit von den Anforderungen des Netzverknüpfungspunktes. So kann dieses System unter anderem die Wirk- und Blindleistungsabgabe der einzelnen Maschinen im Windpark steuern und sorgt somit zum Beispiel für die nach SDLWindV geforderte Teilnahme von Erzeugungsanlagen an der statischen Spannungs- und Frequenzhaltung. e.n.o. gridmaster ist zwar für Turbinen von e.n.o. energy systems optimiert, aber nicht auf diese beschränkt: Das Konzept kann ebenso in sogenannten Mischparks zum Einsatz kommen, in denen Erzeugungseinheiten verschiedener Hersteller arbeiten.
Neben der netz- oder fremdgeführten Einspeiseregelung des Windparks übernimmt der e.n.o. gridmaster auch zusätzliche Steuerfunktionen wie beispielsweise Schattenwurf- oder Fledermausabschaltungen, Ansteuerung schallreduzierter Betriebsmodi oder auch die lastabhängige Windparkregelung. Hinzu kommen umfangreiche Logging-Funktionalitäten für die Betriebsgrößen der Windparks oder externer Windmessungen, welche über eine offene Schnittstelle an ein Scada-System übergeben werden können.
Herstellerunabhängige Datenbank als Grundlage
Die Scada-Lösung für die Steuerungen von e.n.o. energy systems basiert auf dem herstellerunabhängigen Datenbanksystem „Rotorsoft“ der Drehpunkt GmbH aus Rostock. Hierfür wurde eine spezielle Schnittstelle entwickelt, die den Zugriff des Rotorsoft-Datenbanksystems auf die Maschinen- oder Parksteuerung ermöglicht. Über diese Schnittstelle werden Prozessdaten wie 10-Minuten-Mittelwerte, Ereignisse, Steuerungszugriffe und im Fehlerfall ganze Prozessabbilder ausgetauscht. Die Daten werden dann in einer zentralen Datenbank gespeichert. Zusätzlich können Onlinedaten wie Leistung und Windgeschwindigkeit ausgetauscht und direkt angezeigt werden. Auch datenbankunabhängige Alarme können durch die Maschinen generiert und versandt werden. In Kombination mit dem webbasierten Online-Fernzugriff auf die Maschinensteuerung ist somit die gesamte Datenfernüberwachung der e.n.o.-Maschinen möglich.
Der Vorteil dieser Lösung liegt in der Herstellerunabhängigkeit des Scada-Systems. So können die e.n.o.-Maschinen in bereits vorhandene Rotorsoft-Systeme integriert werden. Für Kunden, die keine eigene Datenbank aufsetzen möchten, besteht zudem die Möglichkeit des Zugriffs auf die Datenbank der e.n.o.-Fernüberwachungszentrale via Web Access. Sollten beim Kunden andere Scada-Systeme zum Einsatz kommen, besteht ebenfalls die Möglichkeit der Offenlegung der Datenschnittstelle zur Einbindung der e.n.o.-Maschinen in ein Fremdprodukt. Eine Neuanschaffung eines speziellen Scada-Produktes ist nicht erforderlich.
Nachgewiesen hohe Verfügbarkeit
Die gestellten Anforderungen an das Steuerungssystem können in der Praxis vollends erfüllt werden. Dies zeigte sich in der kurzen Inbetriebnahmezeit und dem reibungslosen Probebetrieb des e.n.o.-92-Prototypen am deutschen Standort Kirch Mulsow. Für diesen Erfolg ausschlaggebend war insbesondere die strategische Entscheidung zur Eigenentwicklung des Steuerungskonzepts. Es ermöglichte zügige Tests und Anpassungen hin zum zuverlässig funktionierenden Gesamtsystem. So konnte bereits eine Verfügbarkeit des Prototypen von mehr als 93 % bei einer Einspeisung von über 620 000 kWh nachgewiesen werden.
Husum Windenergy: Halle 8, Stand B04
Bachmann;
Telefon: 0043 05522 3497-0;
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