Beim Betrieb von Windenergieanlagen (WEA) in kalten Klimazonen kommt es häufig zu Eisansatz an den Flügeln. Zum Schutz von Mensch, Tier und der Anlage selbst müssen betroffene WEA stillgesetzt werden. Um solche unproduktiven Stillstände zu minimieren, ist eine sichere Erkennung von Flügelvereisung notwendig, wozu derzeitige Systeme nur bedingt in der Lage sind. Die vom ACCM entwickelte Methode führt mit minimalen Aufwand Messungen direkt an den Flügeln durch und ist einfach auf bestehenden Anlagen nachzurüsten.
Eiserkennungssystem für Windenergie-Anlagen
Der Wunsch nach sauberer und erneuerbarer Energie führte in den letzten Jahren zur Errichtung einer großen Anzahl an Windenergieanlagen (WEA) sowohl in Österreich als auch weltweit. An den Rotorblättern von WEA die in kalten Klimazonen betrieben werden, kommt es dabei häufig zu Eisansatz. Der dadurch drohende Abfall bzw. Abwurf einzelner Eisbrocken stellt ein Sicherheitsrisiko für Mensch und Tier dar und führt zu einer Mehrbelastung des Antriebstrangs der WEA. Daher muss der Betreiber betroffener Windparks sicherstellen, dass jede WEA mit Eisansatz unverzüglich abgestellt wird. Die am Markt erhältlichen Systeme zur Eiserkennung (Eissensor, Schwingungsmessung, Leistungskurve etc.) weisen jeweils gravierende individuelle Nachteile bei Funktion, Kosten und/oder Treffsicherheit auf. Insbesondere wird bei den meisten Anlagen nur indirekt auf das mögliche Vorhandensein von Eis an den Flügelblättern geschlossen, da ein Anbringen von aufwendiger Sensorik durch die herrschenden Umgebungsbedingungen (hohe Windgeschwindigkeit & Beschleunigungskräfte, extreme Temperaturen, eingeschränkte Wartbarkeit) bisher nicht möglich ist. Ziel dieses COMET K2 Projektes war die Entwicklung eines abgeschlossenen Systems zur Detektion von Eisansatz direkt an den Rotorblättern von Windenergieanlagen, das kostenmäßig am Markt zu platzieren ist, eine hohe Treffsicherheit aufweist und robust im Aufbau ist. Dafür wurden in enger Kooperation mit der Firma Hainzl (großer oberösterreichischer Industrieanlagenbauer) verschiedene vom ACCM entwickelte Konzepte in Bezug auf Realisierbarkeit, Zuverlässigkeit,
Aufwand und Nachrüstbarkeit für bestehende Anlagen evaluiert. Als in allen Punkten überlegen hat sich schließlich die Radio Frequency Identification (RFID) heraus gestellt.
Bei dieser seit Jahren erfolgreich in Industrie und Logistik eingesetzten Technologie werden kleine, passive (= batterielose) „Tags“ aus der Entfernung durch Radiowellen ausgelesen. Durch Auswahl spezieller Komponenten und Anpassungen in den Lesealgorithmen gelang es, die normalerweise für geringe Distanzen und quasi-stationäre Ziele ausgelegten Systeme
für die bei WEA auftretenden 10-15 m Mast-Flügel-Abstände und Geschwindigkeiten über 200 km/h tauglich zu machen.
Kommt es bei den an verschieden Blattpositionen (Vorder-/Rückseite, Blattkante) angebrachten Tags zu Eisansatz, wird das zum Auslesen benötigte UHF-Feld um – von der Eisdicke abhängige Werte – von ca. 10-30 dB abgeschwächt. EinErkennen des Tags ist durch Erhöhen der Sendeleistung aber weiterhin möglich. Durch Auswertung der notwendigen
Leistungskurven lassen sich in der entwickelten Anlage Rückschlüsse auf den Blattzustand an den jeweiligen Tag-Positionen in Echtzeit ziehen. Die Vorteile dieses innovativen, sich gerade in der Patentierung befindlichen Verfahrens, sind Messungen direkt an denvon Vereisung am meisten betroffenen Teilen (Flügelkanten) und die einfache Nachrüstbarkeit auf bestehenden Anlagen verschiedener Hersteller, falls dies künftig aus juristischen oder betriebswirtschaftlichen Gründen gefordert wird. Derzeit befindet sich ein Prototyp des Systems in einem Windpark in Niederösterreich im Testbetrieb. Nach vollständiger Auswertung der Testdaten im Frühjahr 2013 wird in Zusammenarbeit mit der Firma Hainzl über die Serienentwicklung und weitere Vermarktung des Systems entschieden. Prototyp mit RFID-Antenne und Systemsteuerung (links am Mast in 50 m Höhe) und Tag am Flügel der WEA
Das vom ACCM (jetzt K2 Bereich des LCM) entwickelte Eiserkennungssystem für Windenergieanlagen (WEA) ermöglicht eine kostengünstige Erstausstattung bzw. Nachrüstung bestehender Anlagen. Dadurch können WEA auch in kalten Klimazonen sicher und effizient betrieben werden. Ertragsentgang durch sicherheitsbedingten Stillstand oder energieaufwändige Enteisungsmaßnahmen können auf ein Minimum reduziert werden.
