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Aktive Lastreduktion für Rotorblätter an Windkraftanlagen

Aktive Lastreduktion (ALR) in Windkraftanlagen dient bei bestehenden Anlagen der Lebensdauerverlängerung. Bei neuen Anlagen können verschiedene WKA-Modelle durch aktive Lastreduktion für Standorte der nächsthöheren Windklasse zugelassen werden, ohne dass Änderungen am Design der WEA notwendig werden. So können Anlagen ohne aufwändige Neuentwicklungen an turbulenteren Standorten aufgestellt werden.

Passende Sensorik aus dem Baukasten

"Zum ersten Mal ein Anbieter, der alles bedacht hat: Von den Sensoren über die Kalibrierung bis zur Montage."

Torsten S.

fos4X liefert die passende Sensorik und bedient sich dabei aus dem Baukastensystem der Produktfamilie "Wind". Die Produktfamilie bietet für diese Anwendung:

  • Messgerät fos4Test wind
    Dieses Messgerät basiert auf der fos4Test dyn Serie und wird entsprechend den Anforderungen für jeden WKA-Typ angepasst. Je nach gewählter Sensorik wird das Messgerät mit 1 bis 12 Kanäle ausgeliefert.
  • Full set up with 4 fiber optic strain sensors fos4Strain expert and one break out box at the rotorblade bulk headFaseroptischer Dehnungssensor fos4Strain expert
    Der trittgeschützte Dehnungssensor fos4Strain expert wird im Bereich der Blattwurzel installiert und kann mit faseroptischen Temperatur- und Beschleunigungssensoren kombiniert werden. Abhängig von den Anforderungen an die Genauigkeit werden 1 bis 3 Rotorblätter pro WEA mit 2, 3 oder 4 Dehnungssensoren ausgestattet. Mit Hilfe des Application Tools können die Dehnungssensoren auch von ungeübtem Personal über Kopf innerhalb von 20 Minuten sicher verklebt werden. Die Klebeverbindung wurde explizit für die Beanspruchungen in einer WEA hin ausgelegt und die Dauerlastfähigkeit von unabhängigen Prüfinstituten, wie z.B. dem Fraunhofer IWES, bestätigt.
    Es ist dabei nicht notwendig die Sensoren auf den exakt vorgegebenen Positionen zu installieren. Durch entsprechende mathematische Verfahren ist das System in der Lage Abweichungen von der Idealposition während der Kalibrierung zu erkennen und zu kompensieren.
    Die Sensorkabel werden in einem Feldverteiler zusammengefasst, der Blattseitig am Blattschott montiert ist.
  • Blattabführung
    Für die Verbindung von Sensoren und Messgerät sorgt die Blattabführung. Die "Heavy duty" Blattabführung mit Bajonettverschluss genügt dabei allen HSE-Standards hinsichtlich Rettungswegen. Die einfachere und kostengünstigere Variante besteht aus einem trittgeschützten faseroptischen Vierfachkabel.
  • Auswertesoftware
    Unsere leistungsstarke Software liefert in Echtzeit Blattbiegemomente.
  • Kalibrierung
    Die Erstkalibrierung ist innerhalb weniger Tage abgeschlossen; eine automatische Re-Kalibrierung erfolgt falls das System (noch) nicht auf alle Betriebsparameter kalibriert werden konnte.

Konfigurationsbeispiel

Ein kostengünstiges Gesamtsystem lässt sich realisieren, wenn lediglich 2 Dehnungssensoren "fos4Strain expert" pro Blatt verwendet werden. Über eine bestehende Blattabführung werden die Sensorkabel direkt in den Schaltschrank geführt.

Ein 6-kanaliges Messgerät misst die Änderung der Wellenlänge in Echtzeit und übermittelt diese Daten über die CANopen-Schnittstelle an den vorhandenen Industrierechner.

Dort werden mittels der fos4X-Softwaremodule die Blattbiegemomente berechnet und der Anlage zur Regelung zur Verfügung gestellt.

Diese Konfigruation besteht aus

  • 6 Dehnungssensoren,
  • einem 6-kanaligen Messgerät und den
  • passenden Softwaremodulen zur Berechnung.
Fiber optic measurement device fos4Test wind for active load reduction at wind turbines

Integration im Retro-Fit

Die aktive Lastreduktion kann in die WKAs aller Hersteller integriert werden. Neben der Serienintegration ist auch die Nachrüstung bestehender Anlagen möglich. Für den sogenannten Retro-Fit wird zusätzlich zum Messsystem ein IP65 geschützter Schaltschrank ausgeliefert. Der Schaltschrank ist ausgestattet mit:

  • Spannungsversorgung
  • Überspannungssicherung
  • Heiz-/Kühleinheit (optional)
  • Industrierechner (optional)
  • WLAN-Modul (optional)