A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Partnerschaftlich in neue WEA-Dimensionen vorstoßen

Bild 1. Thomas Schuckart, Process Engineer bei W2E, und Anke Hinske, Information Manager bei W2E (links im Bild).

Bild 1. Thomas Schuckart, Process Engineer bei W2E, und Anke Hinske, Information Manager bei W2E (links im Bild).

Bild 2. Integrierte Netzmessung: Mit dem GSP274, dem GMP232 und dem GM260 bietet Bachmann Netzmessung,

Bild 2. Integrierte Netzmessung: Mit dem GSP274, dem GMP232 und dem GM260 bietet Bachmann Netzmessung,

Komplette Wind­energieanlagen (WEA) der Multi-Megawatt-Klasse für den Onshore-Bereich sind der Entwicklungsschwerpunkt der W2E Wind to Energy GmbH. Dabei finden Neuentwicklungen immer gemeinsam mit einem Partner statt. Deshalb legt das Unternehmen auch großen Wert auf offene und vertrauensvolle Zusammenarbeit. Im Bereich der Steuerungstechnik entspricht Bachmann diesem Anspruch. Gleichzeitig werden mit deren Systemlösung alle Anforderungen der Grid Codes erfüllt.

Die W2E Wind to Energy GmbH startete 2003 mit einem siebenköpfigen Team. Heute sind am Standort Rostock rund 30 Mitarbeitende beschäftigt. Die Geschäftstätigkeit umfasst neben der Entwicklung kompletter Windenergieanlagen (Bild 1) der Multi-Megawatt-Klasse die Zertifizierung sowie den Betrieb der Prototypen. Die Kunden sind vorwiegend in Asien und Europa beheimatet. Zu ihnen zählen unter anderem Fuhrländer, Avic Huide Wind Power Engineering, Eviag, A-Power und Nupower.
Das W2E-Leis­tungs­spek­trum reicht von der Konzeptentwicklung über die Konstruktion der Maschinenelemente, dynamische Simulationen und Analysen, Lastberechnungen, FEM-Rechnungen, Betrachtungen zum Netzverhalten, Betriebsführung und Regelung bis hin zur Auslegung und Spezifizierung der elektrischen und sicherheitstechnischen Systeme. Dabei findet eine Neuentwicklung immer gemeinsam mit einem Partner statt.
Die Entwicklungsergebnisse werden in Form von Lizenzen als Dokumentation verkauft. Mithilfe derer können auch branchenfremde Lizenznehmer, die nicht über eine eigene Entwicklungsabteilung verfügen, eine Anlage produzieren, errichten, in Betrieb setzen und warten. „Wir verkaufen eine Art Baukasten“, beschreibt Thomas Schuckart (Bild 1) das Geschäftsmodell. Er gehört zum Gründerteam des Unternehmens und ist verantwortlich für das Process Engineering bei W2E.

Offenheit überzeugt
Den Lizenznehmer begleitet W2E bei der Markteinführung, Qualitätssicherung, dem Servicekonzept, der Vermessung, den Tests während der Betaserie sowie der Serieneinführung. „Da alle Komponenten und ihre Hersteller in der Dokumentation aufgeführt sind, werden die Lieferantenbeziehungen sozusagen gleich mitgeliefert“, berichtet Anke Hinske (Bild 1), Information Management bei W2E. Somit bieten die Rostocker ein effektives Konzept für die Einführung neuer Windtechnologien in den Markt.
Nach der 1,3-MW- und der serienreifen 2,5-MW-Anlage starteten die Rostocker 2008 die Entwicklung einer 2,0-MW-Anlage. Partner bei diesem Projekt war der WEA-Hersteller Fuhrländer. Im Zuge des Projekts sollte auch eine neue Steuerung integriert werden. Dafür testeten die Ingenieure mehrere Hersteller, darunter auch Bachmann Electronic. Sie sollten ein Testprogramm mit unterschiedlichen Funktionen aufsetzen. „Der Teufel liegt oft im Detail, woran einige gescheitert sind“, erinnert sich T. Schuckart. „Wir wollten die Offenheit testen.“ Im Gegensatz zu anderen habe Bachmann die Lösung gemeinsam mit W2E entwickelt. „Sowohl die Offenheit der Bachmann-Mitarbeiter als auch die der Systeme haben uns überzeugt“, ergänzt A. Hinske.
„Überzeugt hat uns bei der Wahl unseres neuen Steuerungslieferanten, dass wir das Level der Automatisierung erhöhen können, weil uns nicht nur eine Technologie zur Verfügung gestellt wird, sondern auf Kundenwünsche schnell und in besonderer Form eingegangen wird“, ­ergänzt T. Schuckart. Darin habe man eine Chance gesehen, sich weiterzuentwickeln und Innovationen voranzutreiben – auf beiden Seiten. „Der Grad unserer Zusammenarbeit ist sehr hoch, sie findet auf Augenhöhe statt und ist vielmehr eine Partnerschaft“, sagt der Entwickler.
Mit den Systemlösungen, wie Steuerung, GMP (Bild 2), Safety, CMS und so weiter, liefert Bachmann die Basis für die zukünftigen Entwicklungen von W2E-Windenergieanlagen. Gemeinsam entwickelten die Spezialistenteams die 2,0-MW-Anlage mit ­einem neuartigen Azimut- und Steue­rungssystem, dem die Bachmann M1-Steuerung zugrunde liegt.

Patentiertes Konzept
Zu den Besonderheiten der W2E-Anlagen gehört das patentierte Konzept Larus: Bei Larus Compact handelt es sich beispielsweise um ein patentiertes Triebstrangkonzept, bei dem die Kräfte vom Rotor in den Turm abgeleitet werden, bevor sie in den Triebstrang übergehen. Auf diese Weise wird der Kostenaufwand für Wartungen und Reparaturen reduziert, bei gleichbleibend hoher Verfügbarkeit und Langlebigkeit der Komponenten.
Darüber hinaus führt das Plug -and-play-Konzept als zentrales Entwicklungskriterium zu weniger Verdrahtungsaufwand. Das resultiert aus den steckbaren elektrischen Anschlüssen in der gesamten Anlage. Monteure haben zu allen Teilsystemen der Triebstrangstruktur ­Zugang, um im Wartungs- oder Austauschfall nur die ­jeweils betroffenen Teile bewegen zu müssen. Der Schleifring ist ebenfalls steckbar und der Zugang zu Filtern ist ebenso einfach gehalten wie deren Austausch.
Bei einer WEA ist das Pitch-System von zentraler Bedeutung. Es entscheidet über die Lasten der gesamten Anlage und über die Sicherheit bei Überdrehzahlen. Hierfür hat W2E Larus Smart entwickelt. Damit können ­Betriebslasten um 20 % bis 25 % reduziert und Extremlasten entschärft werden. Auch dies funktioniert nach dem Baukastenprinzip, denn es ist dreifach komplett ­unabhängig in den einzelnen Pitch-Achsen. „Redundant sozusagen und mehr als nur eine Bremse“, erklärt A. ­Hinske. Dadurch wird eine sanfte Fahrt der Pitchs möglich.
Was sich in der Industrie bereits als Sicherheitstechnologie bewährt hat, setzen die Experten aus Rostock auch in der Windbranche ein. Mit ihrem Sicherheitssystem ­Larus Safe auf Basis der Bachmann-Safety-Lösung wird anstelle einer Sicherheitskette mit einer Matrix gearbeitet. Larus Safe reagiert auf auslösende Geräte und Signale, zum Beispiel Not-Aus, Vibrationsschalter, Grenzwertrelais oder Ähnliches, selektiv. Durch eine ereignisorientierte, differenzierte Auslösung der Aktuatorebene werden Kräfte und Momente als Extremlasten reduziert. So entsteht ein deutlich geringerer Verschleiß, beispielsweise der Bremsen oder des Getriebes. Daraus resultiert eine höhere Komponentenlebensdauer.

Zertifiziert und allen Anforderungen gewachsen
Mit der programmierbaren Sicherheitstechnik von Bachmann lassen sich alle Vorschriften und Funktionen wie die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG oder die GL-Richtlinie ohne Zusatzaufwand umsetzen, was einen Serieneinsatz vereinfacht. Einschließlich der notwendigen Programmier-Tools und Funktionsbausteine sind die Sicher­heitsbaugruppen nach den maßgeblichen Normen beim TÜV Süd, unter anderem nach DIN EN ISO 13849 zertifiziert. Darüber hinaus sorgt die UL508-Zulassung für die erforderliche Sicherheit beim Einsatz auf dem amerikanischen Kontinent.
Die eigentliche Entwicklung der 2,0-MW-Anlage ist abgeschlossen und befindet sich nun in der Prototypen- beziehungsweise Beta-Phase. In China und Deutschland wurden jeweils bereits zwei Anlagen errichtet und in Betrieb genommen. Rund 50 weitere Anlagen sind in China, Indien, USA und Brasilien geplant bzw. befinden sich in der Umsetzung. Die 2,0-MW-Anlage ist für die Windklassen IIa beziehungsweise IIIa nach IEC 61400-1 ausgelegt, verfügt über alle nötigen und gängigen Zertifizierungen und entspricht den Anforderungen der Grid-Codes.
Unterstützend bei der Erfüllung der Anforderungen der Grid-Codes ist das Netzmessungs- und Überwachungsmodul GMP232 von Bachmann. Es verknüpft die Messwerterfassung mit der Netzüberwachung und Aufgaben des Netzmanagements. „Das GMP unterstützt, das Verhalten der Anlage transparenter zu machen“, sagt A. Hins­ke. Mithilfe der integrierten Scope-Funktion können wichtige Netzgrößen hochauflösend dargestellt werden. Als vollständig in das System integriertes Modul liefert das GMP zusammen mit anderen Anlagenparametern differenzierte Entscheidungskriterien, um auch die erhöhten Anforderungen an die einzelne Anlage während eines Netzfehlers zu beherrschen. So ist ein stabiler Betrieb des Verteilnetzes garantiert. Mit dem Einsatz des GMP erfüllt W2E auch die Voraussetzungen für den Erhalt des SDL-Bonus nach der „SDLWind“-Verordnung.

Verkürzte Entwicklung dank Wind Tool Box
W2E setzt zudem auf die Wind Tool Box von Bachmann – genannt Wind Turbine Essentials (WTE). Dabei handelt es sich um ein Softwarepaket, das auf die Bedürfnisse von WEA-Herstellern zugeschnitten ist. Es unterstützt, die Zeiten zur Entwicklung und Inbetriebnahme der Steuerungssoftware und der Visualisierung zu reduzieren. Die WTE deckt dazu viele standardisierte Aufgabenstellungen bei der Automatisierung einer Windturbine ab. Wiederkehrende Funktionen müssen dadurch nicht mehr im Betriebsführungsprogramm implementiert werden, sondern können in einem Konfigurationswerkzeug im „SolutionCenter“ vorbereitet, auf der Steuerungs-CPU ausgeführt und in einer Visualisierung überwacht und bedient werden.

Schnellere Optimierung
Seit November 2011 steht in Tarnow, etwa 50 km südlich von Rostock, eine 2,0-MW-Anlage, die von Fuhrländer errichtet und von W2E selbst betrieben wird. So erlangen die Projektierer die Betreibersicht. „An dieser testen und optimieren wir unsere eigene Entwicklung“, erklärt
T. Schuckart. „Durch die Nähe zu Rostock können wir zeitnah zusätzliche Messungen durchführen.“ Die Optimierung im Bereich der Automatisierung findet gemeinsam mit Bachmann vor Ort statt. „Wenn draußen Fehler auftreten, müssen wir schnell sein. Das funktioniert nur mit einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung, wie sie zwischen unseren und den Bachmann-Technikern besteht“, sagt der Process Engineer.
Als Nachfolgeprojekt entwickelte W2E eine Anlage mit einer Nennleistung von 3 MW, einem Rotordurchmesser von 120 m und einem Hybridturm von 140 m Höhe. Ein besonderes Merkmal der 3-MW-Anlage ist die Erweiterung des kompakten Triebstrangs durch ein neuartiges Getriebe-Generator-Konzept, den kompakten Hybrid-Drive von Winergy. Außerdem hatte bei dieser Anlage das Thema Condition Monitoring weiter an Bedeutung gewonnen. Aufgrund der guten Erfahrungen aus dem ersten gemeinsamen Projekt setzt W2E auch hier wieder auf Automatisierungstechnik aus dem Hause Bachmann. (ih)

Details zur 2,0-MW-Anlage

Dipl.-Ing. Frank Spelter ist Leiter der Unternehmenskommunikation bei der ­Bachmann Electronic GmbH in Feldkirch/Österreich. f.spelter@bachmann.info

Dipl.-Ing. Frank Spelter ist Leiter der Unternehmenskommunikation bei der ­Bachmann Electronic GmbH in Feldkirch/Österreich. f.spelter@bachmann.info