ENERGIEEFFIZIENZ & NACHHALTIGKEIT
Grüne Energie und Wasserstoff
Modernste Sensorik in Form von Inertialmesssystemen
In Deutschland geht man davon aus, dass der Strombedarf sich in den nächsten 20 Jahren daher verdoppeln wird. Da wir derzeit nur knapp die Hälfte unseres derzeitigen Strombedarfs über regenerative Quellen decken, müssen wir die Leistung der Stromerzeugungsanlagen vervierfachen. Damit wird aber ein fundamentales Problem nicht gelöst, nämlich dass Energielieferanten wie Wind- oder Solarkraftwerke weder zeitlich noch räumlich die notwendige Menge zuverlässig bereitstellen können. Den Verbrauch an die Erzeugung anzupassen ist sicherlich eine Komponente, aber nur beschränkt umsetzbar.
Diese stilisierte Graphik verdeutlicht die Problematik. Wind und Sonne liefern eigentlich immer zu viel oder zu wenig Energie. Beides ist problematisch, da in dem einen Fall abgeregelt werden muss und in dem anderen Fall Reservekraftwerke liefern müssen. Beides ist unwirtschaftlich. Ziel muss daher sein, beide Situationen so weit wie möglich zu minimieren. Die notwendige Regelung beinhaltet im Wesentlichen drei Komponenten, nämlich steuern, speichern und transportieren.
Als Lieferant von elektrotechnischen Komponenten und Sensoren, interessiert hier zunächst die Steuerung von Prozessen. Dabei geht es darum, dass Windkraftanlagen zunehmend netzdienliche Funktionen übernehmen müssen. Das heißt, sie müssen auf Anforderungen aus dem Netz reagieren. Nun muss man sich vergegenwärtigen, dass eine moderne Windkraftanlage eine Turmhöhe von 130 Metern hat und dort ein Gewicht von Maschinenhaus und Gondel von 400 bis 600 Tonnen zu tragen hat. Die unterschiedlichen Windlasten bewirken eine enorme mechanische Last auf die Konstruktion. Nun kommen die Anforderungen der Regelung dazu. Das Abbremsen des Rotors durch Verstellen des Blattwinkels hat eine vergleichbare Last zur Folge. Diese wiederum hat massive Auswirkungen auf die Lebensdauer und damit auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage.
Modernste Sensorik in Form von Inertialmesssystemen von Pepperl+Fuchs können diese Lasten in real-time erfassen und für eine Auswertung im Sinne des „Structural Health Monitorings“ oder direkt zum Feed-back der Anlagen Steuerung dienen. Die Besonderheit dieser Sensorik liegt darin, dass sie unterschiedliche Messprinzipien beinhaltet und schon bei extrem niedrigen Frequenzen zuverlässige Daten liefert. Dabei können die Kräfte nicht nur in drei Achsen gemessen werden, sondern ein Kreiselsystem erfasst Schwingungen im Raum und kann somit auch Torsionskräfte erkennen. Damit lässt sich das Schwingungsveralten der gesamten Konstruktion des Windkraftwerks ermittelt.
