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Steuerungskonzept für Windkraftanlagen mit Produkten der akYtec GmbH
Steuerungskonzept für Windkraftanlagen
Windkraftanlagen (WKAn) sind Quellen erneuerbarer Energie. Sie unterscheiden sich von traditionellen Quellen der Stromerzeugung in der Hinsicht, dass sie ohne Rohstoffe und ohne die Erzeugung von Abfällen auskommen und unter einer Vielzahl von Umweltbedingungen betrieben werden können: Bei 100% Luftfeuchtigkeit und Temperaturen von -40 °C bis +85 °C. Die einzige Voraussetzung ist eine hohe Windstärke. WKAn sind in der Lage, hohe Spannungen und Ströme zu erzeugen. Daher müssen die elektrischen Komponenten Überspannungen standhalten und widerstandsfähig gegen elektromagnetische Störungen durch Generatoren und Netzwerkschalter sein. Damit die WKAn betriebsbereit und -sicher bleiben, müssen die elektrischen Parameter (Strom, Spannung) kontinuierlich überwacht werden, z.B. über einen Cloud-Dienst.
Eine Windkraftanlage wandelt die kinetische Energie des Windes mit Hilfe von Windturbinen in elektrische Energie um. Eine typische WKA hat eine horizontale Achse mit einem dreiflügeligen Rotor. Der Wind dreht die Flügel und treibt über den Rotor eine langsam laufende Welle an, die die Drehung über ein Stufengetriebe auf eine schnell laufende Welle überträgt, die den Generator antreibt. Die Energiemenge, die eine Windkraftanlage erzeugt, hängt direkt von der Windgeschwindigkeit ab.
Herausforderungen und ihr Lösungskonzept
Die Aufgabe besteht in erster Linie darin, die mechanischen Bewegungen der Windturbine, die Ventile ihres hydraulischen Bremssystems, die Überwachung der Wetterdaten und die Temperaturbedingungen der Anlagen zu steuern, was ziemlich trivial ist. Das Steuergerät synchronisiert gleichzeitig die Frequenz und schaltet den Generator mit Hilfe von Leistungsthyristoren stufenlos. Dieser Prozess wird nach einem speziellen Algorithmus von einem im Steuergerät eingebauten Controller gesteuert, dessen Programm in einer unzugänglichen Firmware in einem Festwertspeicher (ROM) gespeichert ist.
