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28.09.2020 | Neuigkeiten

Neue Automatisierung für Windenergieanlagen getestet

Feldkirch, Österreich - 28. September, 2020

RWTH und W2E Wind to Energy GmbH führen weltweit einmaligen Feldversuch in Rostock durch und schlagen damit Brücke zwischen Theorie und Praxis.


Left: Rapid control prototyping process according to Abel D and Bollig A 2006 Rapid Control Prototyping (Berlin and Heidelberg: Springer). Right: W2E's 3 MW wind turbine ‘W2E-120/3.0fc’ controlled by RWTH’s model predictive control algorithm implemented in Bachmann’s MH230 processor module.

Der Erfolg von Windenergieanlagen wird maßgeblich durch ihren effizienten Betrieb bestimmt. Ein neues Automatisierungsverfahren, die Modellbasierte Prädiktive Regelung, kann hierzu erheblich beitragen. Dieses wurde für Windenergieanlagen in den letzten Jahren erforscht und gewinnt in der Industrie zunehmend an Akzeptanz, um Herausforderungen bei der Energieerzeugung und den Energienetzen zu begegnen.

Das Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen und die W2E Wind to Energy GmbH (W2E) haben das neue Verfahren jetzt in einem weltweit einmaligen Feldtestversuch an einer Windenergieanlage der Multi-Megawatt-Klasse erfolgreich getestet. Umfangreiche Simulationsstudien und Laborversuche fanden zuvor statt.

In dem einwöchigen Feldtest im W2E-Windpark in Rostock wurde eine 3-MW-Windenergieanlage erstmals mit Modellbasierter Prädiktiver Regelung betrieben. Das Verfahren nutzt ein mathematisches Modell der Windenergieanlage, um das Anlagenverhalten einige Sekunden im Voraus vorherzusagen.

Der Regelungsalgorithmus wurde mittels automatischer Codegenerierung mit M-Target for Simulink® auf einer MH230-Steuerung von Bachmann electronic implementiert und im Anschluss an der realen Windenergieanlage getestet. Mit dem Regelungsverfahren lassen sich Schwankungen in der Windgeschwindigkeit deutlich besser ausgleichen. Im Vergleich zu konventionellen Regelungsverfahren ist dies ein Paradigmenwechsel, mit dem beispielsweise höhere Leistungsausbeute, geringerer Materialeinsatz und Netzstabilisierung erreicht werden können.

Meilenstein der Kooperation

„Der Feldtest ist ein Meilenstein der langjährigen Kooperation zwischen Industrie und Forschung“, kommentiert Professor János Zierath von W2E, „für einen vollumfänglichen Anlagenbetrieb mit dem neuen Regelungsverfahren sehen wir aber noch Forschungsbedarf“.

Professor Dirk Abel vom RWTH-Institut für Regelungstechnik ergänzt: „Mit dem Feldversuch haben wir Pionierarbeit im Bereich der Regelung von Windenergieanlagen geleistet. Neben der grundsätzlichen Funktion der Regelung konnten wir vor allem das Potential unserer Testinfrastruktur von der Simulation bis in die reale Anlage nachweisen. Gemeinsam wollen wir die Herausforderungen aus Theorie und Praxis angehen und fortschrittliche Automatisierungskonzepte in der Windenergie vorantreiben“.

Mehr erfahren:

https://www.irt.rwth-aachen.de/
https://www.w2e-rostock.de/