Die dynamische Entwicklung der Windenergiebranche wird von einem ideologischen Wandel bei proprietären Systemlösungen begleitet: Als Alternative zu individuellen Speziallösungen bieten sich zunehmend standardisierte Gesamtlösungen nach industriellen Maßstäben an. Ein Beispiel dafür liefert Siemens mit seiner Systemdurchgängigkeit im gesamten Antriebsstrang, wie der Konzern sie seit Jahren mit „Integrated Drive Systems“ im Industriesektor betreibt. Nun kann zukünftig auch die Windenergiebranche von dieser Strategie profitieren. Denn schon heute sind mehr als 40.000 Windgeneratoren von Siemens im Einsatz – Tendenz steigend.
Neuer Windumrichter mit industriellem Background
Eine Schlüsselstellung in Bezug auf diese Systemdurchgängigkeit soll künftig der neu entwickelte Windumrichter Sinamics W180 von Siemens einnehmen, der auf den millionenfach bewährten Industriegeräten von Siemens basiert. Als Standardkomponente spiegelt dieser modular aufgebaute, skalierbare Umrichter die Ansprüche industrieller Anwendungen wider und deckt dabei heute das Leistungsspektrum von 2 bis 10 MW ab. Andere Leistungen sind auf Anfrage zukünftig auch möglich. Da dieser Umrichter auf die Anforderungen der Windbranche abgestimmt ist, lässt sich damit in diesem Bereich laut Siemens ein Effizienzgewinn erzielen.
Ganzheitliche Antriebstechnik nach Industrievorbild
In Kombination mit den Siemens-Generatoren und weiteren Produkten bis hin zur Steuerungsplattform Simatic entsteht so eine antriebs- und steuerungstechnische Gesamtlösung nach industriellem Vorbild – mit all den Standards und den damit verbundenen Vorteilen wie beschleunigtes sowie aufwandsarmes Engineering, hohe Verfügbarkeit und vereinfachter (Fern-)Service.
Auch eine Cloud-basierte Analyse der Zustandsdaten und daraus abgeleitete vorbeugende Servicekonzepte lassen sich aufgrund der Systemdurchgängigkeit ohne großen Aufwand realisieren. Für das allgegenwärtige Thema Daten- und Manipulationsschutz in Verbindung mit IT-Security-Konzepten in Maschinen und Anlagen bietet Siemens bereits ausgereifte Lösungen.
Leistung kompakt verpackt
Zu den wichtigsten Vorteilen des neuen Geräts zählen laut Siemens in erster Linie dessen hohe Leistungsfähigkeit sowie sein kompakter und robuster Aufbau. Dadurch kann der neue Windumrichter sowohl im Turm als auch in der Gondel platziert werden. Die zusätzliche Flexibilität ergibt sich daraus, dass sich sowohl geschlossene als auch offene Schrankkonzepte realisieren lassen.
Durch eine hohe Gleichteiligkeit der Controller-Komponenten mit der Industrieversion insbesondere bei elektronischen Komponenten ist eine Verfügbarkeit und ein Obsoleszenz-Management über die gesamte Lebensdauer gegeben. Auch erleichtert der standardisierte Aufbau Servicefälle.
Vereinfachtes Engineering und Konstruktion
Für Hersteller von Windkraftanlagen vereinfacht sich das komplette Engineering im Antriebsstrang. Grund dafür sind die Gerätekonstruktion gepaart mit den softwaretechnischen Unterstützungsmöglichkeiten. Tools der Sinamics-Plattform wie Starter sowie die damit verbundene Durchgängigkeit mit Simatic und dem TIA-Portal (Totally Integrated Automation) liefern auf Knopfdruck hilfreiche Informationen, die den Konstruktionsprozess beschleunigen.
Standardisierung erhöht Effizienz
Die Beispiele zeigen, dass ein standardisierter Aufbau sowie eine hohe hohe Gleichteiligkeit der Controller-Komponenten nach dem Vorbild industrieller Systemlösungen zu Verbesserungen in Windenergieanlagen führt. Wichtig dabei: Die Systemdurchgängigkeit muss auch für die signaltechnische Seite gelten. So lässt sich der neue Sinamics W180 zukünftig über standardisierte Schnittstellen wie Profinet, CANopen und OPC UA in die vorhandene Anlagenkonstruktion integrieren. Das schafft die Voraussetzung, dass sich die Geräte problemlos in unterschiedlichste Anlagenkonstruktionen integrieren lassen.
Anlage aus einem Guss
Der höchste Effizienzgrad lässt sich allerdings bei einer vollkommenen Systemdurchgängigkeit erreichen – wenn also alles „aus einem Guss“ miteinander perfekt harmoniert. Dann nämlich profitiert die gesamte Anlage vom hohen Wirkungsgrad des neuen Windumrichters. Siemens spricht in diesem Zusammenhang davon, dass durch den Einsatz von modernsten IGBT-Halbleiterelementen beim Sinamics W180 neue Standards in Sachen Wirkungsgrad erreicht werden konnten.
Aktuelle Anforderungen erfüllen
Ein weiterer Aspekt bezüglich der Gerätequalität sind die stetig strenger formulierten Einspeiseanforderungen. Der SIinamics W180 erfüllt beispielsweise den neuesten „Grid Code“ der VDE-AR-N 4120 in vollem Umfang. Insbesondere für Anlagen der Multi-Megawattklasse wird die hohe Qualität des Einspeisestroms von großer Bedeutung sein.
Eine zentrale Aufgabe von Windumrichtern ist es deshalb ,mit Oberschwingungen, Flicker sowie der Überbrückung netzseitiger Spannungseinbrüche umzugehen, wie es der Sinamics W180 kann. Anfang 2018 sollen die Geräte als Serienprodukt verfügbar sein.
