Entwicklungspartnerschaft auf Augenhöhe mit W2E
W2E Wind to Energy entwickelt komplette Windenergieanlagen (WEA) der Multi-Megawatt-Klasse für den Onshore-Bereich. Die Anlagen zeichnen sich aufgrund der eingesetzten Technologien durch eine lange Lebensdauer, hohe technische Verfügbarkeit und maximale Erträge aus. Ein wesentlicher Anlagenbestandteil ist die Steuerung. W2E setzt hierbei auf die Systemlösungen von Bachmann electronic und erfüllt damit alle Anforderungen der Grid Codes.
Von der Konzeptentwicklung über die Konstruktion der Maschinenelemente, dynamische Simulationen und Analysen, Lastberechnungen, FEM-Rechnungen, Betrachtungen zum Netzverhalten, Betriebsführung und Regelung bis hin zur Auslegung und Spezifizierung der elektrischen und sicherheitstechnischen Systeme gehört alles mit zur Leistungspalette von W2E. Eine Neuentwicklung findet immer gemeinsam mit einem Partner statt. Die Entwicklungsergebnisse werden in Form von Lizenzen als Dokumentation verkauft. Mithilfe derer können auch branchenfremde Lizenznehmer, die keine eigene Entwicklungsabteilung haben, eine Anlage produzieren, errichten, in Betrieb setzen und warten. »Wir verkaufen eine Art Baukasten«, beschreibt Thomas Schuckart das Geschäftsmodell. Er gehört zum Gründerteam des Unternehmens und ist verantwortlich für das Process Engineering bei W2E.
Ein überzeugendes Konzept
Den Lizenznehmer begleitet W2E bei der Markteinführung, Qualitätssicherung, dem Servicekonzept, der Vermessung, den Tests während der Beta-Serie sowie der Serieneinführung. »Da alle Komponenten und ihre Hersteller in der Dokumentation aufgeführt sind, werden die Lieferantenbeziehungen sozusagen gleich mitgeliefert«, erklärt Anke Hinske, Information Management bei W2E. Somit bieten die Rostocker ein effektives Konzept für die Einführung neuer Windtechnologien in den Markt. Nach der 1,3-MW- und der serienreifen 2,5-MW-Anlage starteten die Rostocker 2008 die Entwicklung einer 2,0-MW-Anlage.
Als Partner agiert der WEA-Hersteller Fuhrländer. Im Zuge des neuen Projektes sollte auch eine neue Steuerung integriert werden. Dafür testeten die Ingenieure mehrere Hersteller, darunter auch Bachmann. Diese sollten ein Testprogramm mit unterschiedlichen Funktionen aufsetzen. »Der Teufel liegt oft im Detail, woran einige gescheitert sind«, erinnert sich Schuckart. »Wir wollten die Offenheit sehen.« Im Gegensatz zu anderen habe Bachmann die Lösung gemeinsam mit W2E entwickelt und daher den Test mit Bravour bestanden. »Sowohl MEHR INNOVATION, MEHR VERFÜGBARKEIT Entwicklungspartnerschaft auf Augenhöhe mit W2E W2E Wind to Energy entwickelt komplette Windenergieanlagen (WEA) der Multi-Megawatt-Klasse für den Onshore-Bereich. Die Anlagen zeichnen sich aufgrund der eingesetzten Technologien durch eine lange Lebensdauer, hohe technische Verfügbarkeit und maximale Erträge aus. Ein wesentlicher Anlagenbestandteil ist die Steuerung. W2E setzt hierbei auf die Systemlösungen von Bachmann electronic und erfüllt damit alle Anforderungen der Grid Codes. 94 die Offenheit der Bachmann-Mitarbeiter als auch die der Systeme haben uns überzeugt«, ergänzt Hinske.
Chance zur Weiterentwicklung
»Überzeugt hat uns bei der Wahl unseres neuen Steuerungslieferanten, dass wir das Level der Automatisierung erhöhen können, weil uns nicht nur eine Technologie zur Verfügung gestellt wird, sondern auf Kundenwünsche schnell und in besonderer Form eingegangen wird«, begründet Schuckart die Wahl Bachmanns nach dem Test. Darin habe man eine Chance gesehen, sich weiterzuentwickeln und Innovationen voranzutreiben – auf beiden Seiten. »Der Grad unserer Zusammenarbeit ist sehr hoch, sie findet auf Augenhöhe statt und ist vielmehr eine Partnerschaft«, sagt der Entwickler. »Mit den Systemlösungen wie Steuerung, GMP, Safety, CMS und so weiter liefert Bachmann die Basis für unsere zukünftigen Entwicklungen von Windenergieanlagen. Wir setzen darauf unser Know-how und werden dabei von Bachmann unterstützt«, beschreibt der Ingenieur den Grundgedanken der Zusammenarbeit. »Die Lösungen passen in unsere Ideen und wir schätzen die Innovationsfreudigkeit. « Was W2E brauche, entwickle man gemeinsam mit Bachmann. So liegt der 2,0- MW-Anlage mit einem neuartigen Azimut- und Steuerungssystem die Bachmann Steuerung zugrunde.
Hauseigene Technologien
Die W2E-Anlagen verfügen über ein patentiertes Triebstrangkonzept, das sich in Aufbau und Integration widerspiegelt – das sogenannte Larus Compact®. »Kräfte vom Rotor werden in den Turm abgeleitet, bevor sie in den Triebstrang übergehen«, erläutert Hinske das Prinzip. »Dadurch wird der Kostenaufwand für Wartungen und Reparaturen erheblich reduziert. Eine hohe Verfügbarkeit und Langlebigkeit der Komponenten sind gewährleistet.« Darüber hinaus führt das Plug & Play-Konzept als zent95 wind.application » Sowohl die Offenheit der Bachmann-Mitarbeiter als auch die der Systeme haben uns überzeugt. « Anke Hinske Information Management bei W2E rales Entwicklungskriterium zu weniger Verdrahtungsaufwand. Das erklärt sich durch steckbare elektrische Anschlüsse in der gesamten Anlage. Monteure haben zu allen Teilsystemen der Triebstrangstruktur Zugang, um im Wartungsoder Austauschfall nur die jeweils betroffenen Teile bewegen zu müssen. Der Schleifring ist ebenfalls steckbar und der Zugang zu Filtern ist ebenso einfach gehalten wie deren Austausch. Bei einer WEA ist das Pitchsystem von zentraler Bedeutung. Es entscheidet über die Lasten der gesamten Anlage und über die Sicherheit bei Überdrehzahlen. Hierfür hat W2E das Larus Smart® entwickelt, mit dem Betriebslasten um 20 bis 25 Prozent reduziert und Extremlasten entschärft werden können. Auch dies funktioniert nach dem Baukastenprinzip, denn es ist dreifach komplett unabhängig in den einzelnen Pitch-Achsen. »Redundant sozusagen und mehr als nur eine Bremse«, fügt Hinske an. Dadurch wird eine sanfte Fahrt der Pitches möglich.
Sicherheit in neuer Form
Was sich in der Industrie bereits als Sicherheitstechnologie bewährt hat, setzen die Experten aus Rostock auch in der Windbranche ein. Mit ihrem Sicherheitssystem Larus Safe® auf Basis der Bachmann-Safety-Lösung wird anstelle einer Sicherheitskette mit einer Matrix gearbeitet. Larus Safe® reagiert auf auslösende Geräte und Signale wie Not-Aus, Vibrationsschalter, Grenzwertrelais oder Ähnliches selektiv. Durch eine ereignisorientierte, differenzierte Auslösung der Aktuatorebene werden Kräfte und Momente als Extremlasten reduziert. So entsteht ein deutlich geringerer Verschleiß – beispielsweise der Bremsen oder des Getriebes. Daraus resultiert eine höhere Komponentenlebensdauer.
Zertifiziert und allen Anforderungen gewachsen
Mit der programmierbaren Sicherheitstechnik von Bachmann lassen sich alle Vorschriften und Funktionen wie die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG oder die GL-Richtlinie ohne Zusatzaufwand umsetzen, was einen Serieneinsatz vereinfacht. Einschließlich der notwendigen Programmier-Tools und Funktionsbausteine sind die Sicherheitsbaugruppen nach den maßgeblichen Normen beim TÜV Süd, unter anderem nach ISO 13849 und nach EN 954, zertifiziert. Darüber hinaus sorgt die UL508-Zulassung für Sicherheit beim Einsatz auf dem amerikanischen Kontinent. Die eigentliche Entwicklung der 2,0-MW-Anlage ist abgeschlossen und befindet sich nun in der Prototypen- beziehungsweise Beta-Phase. In China und Deutschland wurden jeweils bereits zwei Anlagen errichtet und in Betrieb genommen. Für dieses Jahr sind mindestens 50 Anlagen in den Märkten China, Indien, USA und Brasilien in der konkreten Planung.
Die 2,0-MW-Anlage ist für die Windklassen IEC 2a beziehungsweise 3a ausgelegt, enthält alle nötigen und gängigen Zertifizierungen und entspricht den Anforderungen der Grid Codes. Unterstützend bei der Erfüllung der Anforderungen der Grid Codes ist das Netzmessungs- und Überwachungsmodul GMP232 von Bachmann. Es verknüpft die Messwerterfassung mit der Netzüberwachung und Aufgaben des Netzmanagements. »Das GMP hilft, das Verhalten der Anlage transparenter zu machen«, sagt Hinske. Mithilfe der integrierten Scope-Funktion können wichtige Netzgrößen hochauflösend dargestellt werden. Als vollständig in das System integriertes Modul liefert das GMP zusammen mit anderen Anlagenparametern differenzierte Entscheidungskriterien, um auch die erhöhten Anforderungen an die einzelne Anlage während eines Netzfehlers zu beherrschen. So ist ein stabiler Betrieb des Verteilnetzes garantiert. Mit dem Einsatz des GMP erfüllt W2E auch die Voraussetzungen für den Erhalt des SDL-Bonus nach der SDLWind-Verordnung.
Verkürzte Entwicklung dank Wind Tool Box
W2E setzt auch auf die Wind Tool Box von Bachmann – genannt Wind Turbine Essentials (WTE). Dabei handelt es sich um ein Softwarepaket, das auf die Bedürfnisse von WEA-Herstellern zugeschnitten ist. Es hilft, die Zeiten zur Entwicklung und Inbetriebnahme der Steuerungssoftware und der Visualisierung erheblich zu reduzieren. Die WTE deckt dazu viele standardisierte Aufgabenstellungen bei der Automatisierung einer Windturbine ab. Wiederkehrende Funktionen müssen dadurch nicht mehr im Betriebsführungsprogramm implementiert werden, sondern können in einem Konfigurationswerkzeug im SolutionCenter vorbereitet, auf der SteuerungsCPU ausgeführt und in einer Visualisierung überwacht und bedient werden
Schnellere Optimierung
Seit November 2011 steht in Tarnow, etwa 50 Kilometer südlich von Rostock, eine solche 2,0- MW-Anlage, die von Fuhrländer errichtet und von W2E selbst betrieben wird. So gewinnen die Projektierer die Betreibersicht. »Hier testen und optimieren wir unsere eigene Entwicklung«, erklärt Schuckart die Aktivitäten des Unternehmens, »durch die Nähe zu Rostock können wir zeitnah zusätzliche Messungen durchführen.« Die Optimierung im Bereich der Automatisierung findet gemeinsam mit Bachmann vor Ort statt. »Wenn draußen Fehler auftreten, müssen wir schnell sein. Das funktioniert nur mit einer Punktzu-Punkt-Verbindung, wie sie zwischen unseren und den Bachmann-Technikern besteht «, sagt der Process Engineer. Mit einer Nennleistung von 3 MW, einem sehr großen Rotor von 120 m und einem Hybridturm von 140 m Höhe entwickelt W2E aktuell eine weitere Anlagentechnologie. An diesem Projekt arbeiten die Entwickler seit Mitte vergangenen Jahres und die Prototypenerrichtung ist bereits im Genehmigungsverfahren. Ein besonderes Merkmal der 3-MW-Anlage ist die Erweiterung des kompakten Triebstrangs durch ein neuartiges Getriebe-Generator-Konzept, den kompakten Hybrid-Drive der Firma Winergy. Das Thema Condition Monitoring gewinnt bei dieser Anlage weiter an Bedeutung. Die Steuerung wird bei diesem Projekt wieder aus dem Hause Bachmann stammen. »Die Supportwege sind kurz und direkt, so behält Bachmann den ganzen Automatisierungsprozess im Auge«, begründet Schuckart die weitere Zusammenarbeit.
