Was ist ein Ausrichtungsfehler bei einer Windturbine?
Ein Ausrichtungsfehler in einer Windturbine bedeutet, dass die Rotoren und Blätter im Verhältnis zum Wind nicht in die richtige Richtung zeigen. Idealerweise wird eine Windturbine genau senkrecht zur Windrichtung positioniert. In dieser Position nimmt die Windturbine die maximale Energiemenge aus der Windströmung auf.
Bei den meisten Windkraftanlagen liegt eine gewisse Fehlausrichtung vor, was zu einer geringeren Stromerzeugung führt. Eine Fehlausrichtung von acht Grad kann die jährliche Energieerzeugung (AEP) einer Windkraftanlage um ca. 2 % senken. Ein Ausrichtungsfehler kann das Turbinensystem zudem unnötig belasten und zu höherer Abnutzung und somit geringerer Lebensdauer führen.
Was verursacht Ausrichtungsfehler?
Es gibt mehrere Faktoren, die zu einem Ausrichtungsfehler führen können. Ein häufiger Grund ist die ungenaue Richtungskalibrierung des Windfahnen- und Positioniersystems. In der Regel liegt dem ein mechanisches Problem zugrunde, das durch den Verschleiß des Schwenksystems verursacht wird.
Ein weiterer häufiger Faktor ist eine ungenaue Windrichtungserkennung. Das kann passieren, wenn die Anemometer der Gondel mit Turbulenzen konfrontiert werden, die durch die rotierenden Blätter der Windturbine ausgelöst werden.
Und schließlich können fehlerhafte Einstellungen des Steuerungssystems zu einer Fehlausrichtung beitragen. Sie machen dann falsche Vorgaben, wann und wie die Turbine geschwenkt werden soll. Viele dieser Faktoren sind auf alternde Systeme zurückzuführen.
Wie erkennt man Ausrichtungsfehler?
Ein Ausrichtungsfehler wird gewöhnlich mittels einer der zwei hier beschriebenen Methoden festgestellt. Die erste Methode ist die Befestigung eines LiDAR-Systems an der Windkraftanlage. Dadurch wird eine genaue Messung der Windgeschwindigkeit und -richtung ermöglicht, bevor der Wind von den rotierenden Blättern „verwirbelt“ wird. Bei einem großen Windpark kann dies jedoch eine teure Lösung darstellen.
Eine andere Methode verwendet ein unabhängiges Windstärkemessgerät in einem Turm in der Nähe der zugehörigen Windturbine, wobei dessen Messwerte mit denen des Sensosr der Einheit verglichen werden.
Beide Methoden sind zeitaufwändig und liefern lediglich Referenzdaten. Daher werden anstelle solcher Detektionsmethoden für Ausrichtungsfehler oft fortschrittliche Regelalgorithmen eingesetzt, die automatisch die korrekte Position finden, um volle Leistung zu generieren.
Wie korrigiert man Ausrichtungsfehler?
Moderne Nachrüstungen für die Turbinenregelung nutzen fortschrittliche Regellogik, um die durch Ausrichtungsfehler verursachte suboptimale Turbinenleistung zu minimieren. Selbstkalibrierende Regelalgorithmen erkennen Ausrichtungsfehler bei statischer Positionierung und sorgen für eine kontinuierliche Anpassung. So stellrn sie sicher, dass die Turbine ihr volles Potenzial ausschöpfen kann.
Emerson hat einen selbstkalibrierenden Positionssteuerungsalgorithmus als Teil seiner standardmäßigen Nachrüstungspakete für Windturbinensteuerungen im Programm. Es sind keine zusätzlichen Sensoren erforderlich. Der Algorithmus nutzt maschinelles Lernen und benötigt normalerweise nur zwei Wochen Zeit für die automatische Kalibrierung nach der Installation. Wenn sich die Kalibrierung der Windfahnen und Gierachse verändert oder anderweitig verschlechtert, wird der Algorithmus angepasst und automatisch justiert.
Das Ergebnis ist eine Windturbine mit stets korrekter Rotorpositionierung und Leistungsoptimierung des Turbinengenerators. Nachrüstungen von Emerson können die Lebensdauer von Turbinen verlängern und die Produktivität in der Regel um 3–5 Prozent pro Jahr erhöhen, was sich innerhalb eines Jahres bereits bezahlt macht. Auf unserer Seite für die Nachrüstung von Windkraftanlagen finden Sie nähere Informationen.