Retrofitting
Herstellerunabhängiges Retrofitting und Restlebensdauerbewertung der Leistungselektronik von WEA mit doppeltgespeistem Asynchrongenerator
Analysen der Ausfallstunden verschiedener doppeltgespeister Windenergieanlagen zeigen, dass Ausfallzeiten durch Defekte in der Leistungselektronik in den Statistiken weiterhin steigen. Elektrische Fehler am Generator und Ausfälle in der Leistungselektronik sind darüber hinaus nicht vorhersehbar und passieren unerwartet. Eine vorausschauende Reparaturplanung, Bereitstellung von Spezialisten und Ersatzteilen ist derzeit nicht möglich.
Ziel des Verbundprojektes ist, bei Windenergieanlagen sowohl die Lebensdauer der Leistungselektronik zu erhöhen als auch die Vorhersage von Schäden zu verbessern beziehungsweise zu ermöglichen.
Auf Basis einer Online-Auswertung von Messungen elektrischer Größen soll eine modellbasierte Berechnung der zu erwartenden Restlebensdauer der Leistungselektronik ermöglicht werden. Zukünftig wäre dann beispielsweise eine rechtzeitige Wartung der Leistungselektronik möglich, wie sie bei Getrieben bereits existiert und damit lange sowie teure Ausfallzeiten verhindert.
Das erarbeitete Konzept für die präventive Instandhaltung der Leistungselektronik soll dann durch ein herstellerunabhängiges Retrofitting älterer Anlagen mit neuen Systemdienstleistungen und unter Vermeidung einer erneuten Anlagenzertifizierung an einem Funktionsmuster als Laboraufbau erprobt werden. Auf diese Weise soll auch dem immer stärker in den Vordergrund tretenden Problem der Obsoleszenz, also die Unfähigkeit einer Windenergieanlage, wieder instandgesetzt zu werden, da notwendige Ersatzteile nicht mehr am Markt erhältlich sind, entgegnet werden.
In einem ersten Schritt werden die Ausfallursachen der Leistungselektronik von Windenergieanlagen unter anderem durch umfangreiche hochauflösende Messungen ergründet, die über einen Zeitraum von mehr als zwei Jahren stattfinden sollen. Der Projektpartner WindGuard Certification GmbH unterstützt die Forscher der Universität Bremen mit Expertenwissen bei der Vermessung der Netzeigenschaften. Das Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB) der Universität Bremen erarbeitet als Mitglied im Zentrum für Windenergieforschung (ForWind) der Universitäten Bremen, Hannover und Oldenburg zusammen mit der Windrad Engineering GmbH im Rahmen des Vorhabens spezielle Messsysteme. Beide Partner werden dann die Systeme im Februar 2016 in Windenergieanlagen mit doppeltgespeistem Asynchrongenerator installieren. Die Messsysteme werden anschließend zu einem herstellerunabhängigen Überwachungssystem der Leistungselektronik weiterentwickelt. Hierzu sind umfangreiche Versuchsreihen in den Laboren des IALB geplant.
Auf Basis der im Verlauf des Projektes gewonnen Erkenntnisse sollen dann die erarbeiteten Online-Modelle zur Bestimmung der Restlebensdauer der Leistungs-elektronik durch den Projektpartner FREQCON GmbH in die Steuerung eines Kompensationsumrichters als Funktionsmuster integriert werden. Hierdurch ist eine Nachrüstung von über zehn Jahre alten Anlagen unter Vermeidung einer erneuten Anlagenzertifizierung möglich. Darüber hinaus stellt der Umrichter auch moderne Systemdienstleistungen für ältere Windenergieanlagen zur Verfügung. Die während der Messkampagne generierten Messdaten und Auswertungen werden auch den Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Bremerhaven zur Verfügung gestellt, um erstmalig einen Datenpool mit hochaufgelösten Messdaten von Windenergieanlagen in Deutschland zu etablieren.
