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Windenergie: Häufigste Probleme mit Erdungsanlagen

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Windenergie: Häufigste Probleme mit Erdungsanlagen

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Die Windindustrie ist eine der wettbewerbsfähigsten erneuerbaren Energien weltweit. In einer zunehmend vernetzten Welt muss der Sektor weiterhin innovativ sein, zum Beispiel durch die digitale Transformation. Intelligente Technologien tragen dazu bei, die Probleme zu lösen, mit denen Windparks aufgrund ihrer Eigenschaften und Standorte in Bezug auf Erdungssysteme konfrontiert sind. Aus diesem Grund bietet Aplicaciones Tecnológicas S.A. professionelle Dienstleistungen für geoelektrische Studien und Erdungsprojekte 4.0 an. Darüber hinaus ermöglicht das Smart Earthing Monitoring System die zentrale und unbeaufsichtigte Überwachung der Erdungssysteme von Windturbinen und des Umspannwerks des Windparks.

Der Global Wind Energy Council (GWEC) weist in seinem Global Wind Report 2023 darauf hin, dass wir mit einer Energiekrise konfrontiert sind, die sich aus den hohen Energiepreisen ergibt, die die Welt seit der COVID-19-Pandemie und auch nach der russischen Invasion in der Ukraine erlebt hat. Der Organisation zufolge ist die Krise eine Folge des Aufschubs der Energiewende, die zudem willkürlich vollzogen wird. Infolgedessen bleiben die Märkte von der Volatilität fossiler Brennstoffe abhängig und sind geopolitischem Druck und wettbewerbsfeindlichen Praktiken ausgesetzt.

Erneuerbare Energien sind der effizienteste Weg, um Energieautonomie und -sicherheit zu erreichen, die Stromkosten zu senken und die Energiesysteme zu dekarbonisieren. Die Nachfrage nach erneuerbaren Energien nimmt weiter zu, und der größte Teil dieses Wachstums kommt aus den Bereichen Windkraft und Photovoltaik.

Im Juni 2023 wird die Windindustrie in den mehr als 40 Jahren ihrer Entwicklung einen Meilenstein von 1 Terawatt (TW) weltweit installierter Kapazität erreichen. In diesen vier Jahrzehnten hat sie bewiesen, dass sie eine sehr robuste und ausgereifte Technologie ist, die zu den wettbewerbsfähigsten Energiequellen gehört. Die Marktprognosen deuten darauf hin, dass sie eine einzigartige Rolle bei der Energiewende spielen wird.

Andererseits wird derzeit ein exponentielles Wachstum prognostiziert, so dass in nur 7 Jahren die gleiche Kapazität installiert sein wird wie in den letzten 40 Jahren.

Im Global Wind Report 2023 wird betont, dass die Windbranche beweisen muss, dass sie in einer zunehmend vernetzten Welt weiterhin innovativ sein kann.

Im letztjährigen Global Wind Report 2022 wurde die technologische Innovation als eine der Hauptursachen für die Kostensenkungen hervorgehoben, die zusammen mit der Solarenergie die Führungsposition im Bereich der erneuerbaren Energien begründen. In diesem Bericht wird der Digitalisierung besondere Aufmerksamkeit gewidmet, da sie im Rahmen der raschen digitalen Transformation des Energiesystems mit der Dekarbonisierung konvergiert.

Die Branche experimentiert mit Big Data, um die Nachfrage zu steuern, die Vorhersagbarkeit von Wettermustern und die Reaktion auf erneuerbare Energien zu verbessern und die Verbraucher in die Lage zu versetzen, Prosumenten zu werden.

Sowohl die Digitalisierung als auch die KI verbessern die Leistung von Anlagen für erneuerbare Energien und senken die Betriebskosten und die Stromgestehungskosten (LCOE). KI kann die Produktion optimieren und Algorithmen nutzen, um potenzielle Anlagenausfälle zu erkennen und eine vorausschauende Wartung durchzuführen, bevor sie zu größeren Problemen werden.

Wir bei Aplicaciones Tecnológicas sind uns bewusst, dass den intelligenten Technologien und der Digitalisierung die Zukunft gehört, und haben sie deshalb in unsere Fachgebiete aufgenommen, wie im Fall der Erdungssysteme. In diesem Artikel erläutern wir, wie die Produkt- und Servicelösungen unseres Portfolios die Probleme von Erdungsanlagen lösen und die Sicherheit und die betriebliche Wirtschaftlichkeit von Anlagen im Windenergiesektor optimieren.

Geoelektrische Studien zur Optimierung der Erdungsanlage

Der lokale elektrische Widerstand ist ein entscheidender Parameter für den Erdungswiderstand von Windkraftanlagen. Die Messung des Bodenwiderstands ist notwendig, um ein sicheres Erdungssystem zu entwerfen, da Windturbinen über weite Gebiete mit unterschiedlichen Arten und Eigenschaften des Bodens verteilt sind.

Aufgrund der Abstände zwischen den Windturbinen können die Bodeneigenschaften jedoch von einem Standort zum anderen unterschiedlich sein. Daher kann die Lösung in einem Fall nicht den Anforderungen in einem anderen Fall entsprechen.

In diesen Gebieten ist eine ordnungsgemäße und individuelle Auslegung des Erdungssystems unerlässlich, um die erforderlichen Sicherheitsniveaus (Schritt- und Berührungsspannung) sowie den Erdungswiderstandswert zu gewährleisten.

Vorzugsweise sollte der Widerstand an den Stellen gemessen werden, an denen eine Windkraftanlage installiert ist, die im Falle eines Fehlers einen gefährlichen Stromfluss in das Erdungssystem erzeugen kann.

Die Auslegung eines Erdungssystems ohne reale Widerstandswerte kann jedoch ein Sicherheitsrisiko darstellen, da tabellarische Werte verwendet werden, die in einigen Fällen optimistisch sein können.

Bei Aplicaciones Tecnológicas S.A. haben wir eine Methode entwickelt, die die Durchführung von Messungen für die geoelektrische Studie des Windparkprojekts optimiert. Unser professioneller Service nutzt intelligente Technologie und IoT-Kommunikation. Die aus der Studie gewonnenen Informationen dienen zur Bestimmung der Anordnung, der Tiefe, der Anzahl und der Art der Elemente des Erdungssystems. Auf diese Weise können die anfänglichen Anforderungen des Projekts, sowohl in Bezug auf die Vorschriften, die Sicherheit als auch die Funktionalität, erfüllt werden.

Die häufigsten Probleme bei Projekten für Erdungsanlagen in Windparks

Die Erdungssysteme von Windparks müssen, wie die aller anderen elektrischen Anlagen auch, das wirksame Funktionieren der Schutzvorrichtungen gewährleisten und im Falle eines Fehlers Spannungsschwankungen verhindern, die Schäden an den Anlagen verursachen oder das Leben von Menschen gefährden könnten.

Die Installation von Erdungsanlagen in Windparks wird häufig durch topografische Faktoren eingeschränkt. Diese Faktoren erschweren es, das Erdungssystem angemessen zu dimensionieren, um den niedrigen Bodenwiderstand der einzelnen Windturbinen und den Gesamtwiderstand des Windparks zu erreichen. Die größte Herausforderung für Ingenieur- und Architekturbüros besteht darin, den besten Kompromiss zwischen technischen Eigenschaften und Kosten zu finden, je nach der spezifischen Anwendung des Systems in einem bestimmten Terrain.

Daher ist bei der Realisierung des Erdungsprojekts Expertenwissen erforderlich, um die Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Erdungssysteme zu gewährleisten. Durch eine korrekte Planung und Ausführung lassen sich die oben genannten schwerwiegenden Folgen vermeiden. Außerdem wird jede spätere Anpassung erschwert, wenn die Anlage erdverlegt ist.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. bietet einen professionellen Planungsservice für Erdung 4.0. Unser Service unterscheidet sich durch den Mehrwert der intelligenten Technologie bei der Überwachung der Erdung. Die Technologie SEMS (Smart Earthing Monitoring System), die wir im folgenden Abschnitt erläutern werden, ermöglicht die digitale Transformation von Erdungsanlagen für Sicherheit und Kontinuität des Betriebs.

Der professionelle Erdungsprojekt 4.0-Service stützt sich auf ein technisches Expertenteam in Verbindung mit modernsten IT-Tools.

Smart Earthing Monitoring System für Erdung 4.0

Die Überwachung des Erdungssystems ermöglicht die Optimierung der Sicherheit und der Kosten für die Überprüfung der Erdung des Bauwerks. Dazu gehören die regelmäßige Überprüfung der Vorschriften, die Identifizierung falscher Anschlüsse, die Überprüfung der Kontinuität der Abschirmung von Stromkabeln und die Überprüfung der Kontinuität des Erdungskabels (Bewertung von Brüchen, Vandalismus usw.). Andererseits erleichtert die Überprüfung der Erdung von elektrischen Geräten die Überprüfung der Erdungsleiter von Schalttafeln und Strukturen.

Das von Aplicaciones Tecnológicas S.A. entwickelte Smart Earthing Monitoring System ist ein System zur verteilten Verarbeitung und zentralen Überwachung von Erdungspunkten. Es arbeitet mit einer Datenerfassung mit verteilter Sensorisierung. Diese Informationen werden über IoT-Konnektivität an das sichere Datenzentrum übertragen. Der fortschrittliche Algorithmus der künstlichen Intelligenz verarbeitet sie, um genaue Diagnosen zu erstellen, die der Benutzer als objektive Mehrkanalwarnungen erhält.

Kurz gesagt, das Smart Earthing Monitoring System verwandelt das Erdungssystem in einen riesigen Sensor, der aus der Ferne über den Betrieb der Anlage informiert. Außerdem ist unsere SEMS-Technologie sowohl für geplante als auch für in Betrieb befindliche Windparks geeignet.

SEMS kann die Stromverteilung in den verschiedenen Knotenpunkten des Netzes bestimmen, den Erdungswiderstand der überwachten Anlage genau bestimmen und den Zustand der Abschirmungen der Stromkabel beurteilen.

Die Windindustrie befindet sich in einem rasanten Wachstum. Diese Entwicklung wird sich noch beschleunigen, wenn es darum geht, das Pariser Abkommen zu erfüllen und Energieautonomie zu erreichen, ohne von der Geopolitik der fossilen Brennstoffe abhängig zu sein. In ihrem kontinuierlichen Innovationsprozess werden intelligente Technologien eingesetzt, um die spezifischen Probleme dieser Branche zu lösen.

Die Lösungen von Aplicaciones Tecnológicas S.A. tragen dazu bei, die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit den Erdungssystemen von Windparks zu lösen, um ein Höchstmaß an Sicherheit und betrieblich-finanzieller Effizienz zu erreichen und die Einhaltung der Investitionsrendite (ROI) zu gewährleisten.

Wenn Sie mehr über die Erdungsprobleme der Branche erfahren möchten und darüber, wie intelligente Technologien sie lösen können, können Sie sich unter folgendem Link an unsere Experten wenden.

Referenzen

Deshagoni, R. G. Design and Analysis of Earthing System for Wind Turbine Generators from Lightning Discharge Currents. (Victoria University of Wellington, 2020). doi:10.26686/WGTN.17143826.V1

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