Dafür muss das Windturbinen-CMS künftig mehr leisten, als mit Maschinensensoren nur Frequenz-, Temperatur- und Dehnungsentwicklungen aufzuzeichnen, aus denen Windparkbetreiber dann Schäden früh erkennen. Zumal der Wert dieser Praxis umstritten ist. Wissenschaftler in Göteborg und Birmingham erproben daher zwei neue Fähigkeiten: Erstens soll die Zustandsüberwachung zunehmend mit der Windpark-Steuerung verschmelzen, damit die Sensorendaten mit aktuellen Windstärken oder Stromeinspeisemengen in ein Koordinatensystem gesetzt werden können. Windparkbetreiber könnten so vielleicht einen weniger materialzermürbenden Anlagenbetrieb und möglichst ertragreiche Stromerzeugung aufeinander abstimmen. Zweitens muss CMS künftig auf Sensoren verzichten, die selbst schadensanfällig sind.
Die Technische Hochschule Chalmers University Göteborg arbeitet daran zusammen mit mehreren Windenergieunternehmen im Forschungsverbund Swedish Wind Power Technology Centre. Die Schweden bauen auf Voruntersuchungen von US-Forschern und setzen im Teilprojekt Models of electrical drives for wind turbines (Modelle elektrischer Windturbinenantriebe, Laufzeit 2011 bis 2014) darauf, das Verhältnis von Drehmoment – der Strom erzeugenden Drehkraft aus dem Rotor – zur Drehgeschwindigkeit zu überwachen. Ihr Team untersucht einen Generator einer getriebelosen Windenergieanlage, der zwei komplett getrennte Wicklungen enthält. Beide Spulen führen je die Hälfte der Leistung in einen eigenen Umrichter. Die Umrichter formen die von Böen sowie von an- und abschwellenden Winden erzeugte Generatorleistung in ebenmäßige, sinuskurvenförmige Spannungs- und Stromfrequenzen.
„Ich vergleiche das Drehmoment bezogen auf die Drehgeschwindigkeit in der einen Generatorwicklung mit denselben Werten der anderen Generatorwicklung“, sagt Joachim Härsjö, Doktorand und Projektbeteiligter. „Unter normalen Umständen sollten keine Unterschiede zu finden sein.“ Hierbei begutachten die Schweden die in den Umrichtern erzeugten Sinuskurven. Die Kurven lassen auf die Generator-Drehgeschwindigkeit und die Position des Rotors schließen – und letztlich aufs Drehmoment. Weichen die Kurven beider Umrichter voneinander ab, so deutet das auf Generatorfehler hin.(tw)
Turbinen-Überwachung
