Schnelleinstieg Zertifizierung elektrischer Eigenschaften der Erzeugereinheit

Zertifizierungstestreihen für neuentwickelte Windenergieanlagen im Feld nehmen häufig viel Zeit in Anspruch, da Prüfungen bei bestimmten Windverhältnissen durchgeführt werden müssen, diese jedoch nicht auf Bestellung zu bekommen sind. Dies macht die Dauer einer Messkampagne und damit die Terminierung des Zertifizierungsprozesses schwer abschätzbar. Auf der anderen Seite muss die Produktion nach erfolgreicher Zertifizierung sofort starten. Auf dem Prüfstand lassen sich hingegen unterschiedliche Windbedingungen jederzeit exakt einstellen, beliebig oft wiederholen und zeitlich genau planen.

Im Gondelprüfstand werden sowohl mechanische Lasten von der Rotorseite als auch Belastungsszenarien der Netzseite nachgestellt. Mithilfe eines virtuellen 36.000 V-Mittelspannungsnetzes können Kurzschlüsse und andere kurzzeitige Ereignisse im Netz mit hoher Wiederholfrequenz getestet und somit die Prüfdauer verkürzt werden. Dies stößt auf immenses Interesse in der Industrie, da eine beschleunigte Markteinführung einen deutlichen Wettbewerbsvorteil verspricht.

Durch Zugriff auf Betriebsdaten der Forschungsturbine besteht die Möglichkeit, Daten aus dem Anlagenbetrieb mit Daten aus dem DyNaLab zu vergleichen und damit Testmethoden zu validieren und weiter zu verbessern.

 

Nächste Ausbauschritte

Im Rahmen des nächsten Ausbauschrittes werden die Funktionalitäten des vorhandenen Netzemulators im DyNaLab deutlich erweitert: Extrem schwache Netze werden dann ebenso nachbildbar wie spezielle harmonische Störspektren. Die bestehende Infrastruktur wird dadurch signifikant aufgewertet, sodass das Institut eine weltweit führende Rolle bei neuartigen Prüfverfahren im Bereich der Netzintegration einnimmt. Es eröffnen sich neue Möglichkeiten, um Netzrückwirkungen, -schwingungen und Interferenzen vor der Inbetriebnahme einer Prototypanlage im Feld wirtschaftlich und umfassend zu testen. Um reale Lasten und Wechselwirkungen zwischen Gondel und Rotor im Prüfstand abzubilden, kommen Echtzeitmodelle und Hardware-in-the-Loop (HiL)-Regelalgorithmen zum Einsatz.

Das Fraunhofer IWES verzeichnet eine anhaltende Nachfrage zu Dienstleistungen in den Bereichen elektrische Zertifizierungsprüfung und realitätsnahe Entwicklungstests für bestehende und zukünftige Generator- und Umrichtersysteme von Windenergieanlagen mit klassischen zwei- bis dreistufigen Getrieben. Um dem Bedarf gerecht zu werden, startete Mitte 2017 das BMWi-geförderte Projekt „HiL-GridCop“ mit dem Ziel, die elektrische Zertifizierung von Windenergieanlagen im Labor automatisiert durchzuführen. Dazu sind die Errichtung einer entsprechenden Prüfinfrastruktur sowie die Entwicklung einer korrelierenden Prüfmethodik geplant. Im Gegensatz zur Prüfung kompletter Gondeln im DyNaLab werden auf diesem deutlich kleineren Prüfstand nur die Minimalsysteme - bestehend aus schnelllaufendem Generator und Umrichtersystem - getestet.

Die Ergebnisse werden darüber hinaus in die Diskussion mit Zertifizierungsgesellschaften eingebracht, um einer branchenweiten Akzeptanz der neuartigen Prüfmethodik den Weg zu ebnen.