Aufrufe
vor 2 Jahren

WID-WHITEPAPER Auswuchten von WEA-Rotoren - Wirtschaftliche Vorteile und technische Umsetzung

  • Text
  • Auswuchten
  • Unwucht
  • Whitepaper
  • Bild
  • Blattwinkel
  • Grad
  • Rotor
  • Auswertung
  • Absoluten
  • Heilmann
Das von Auswuchtexperten per mobiler Messung gefundene Niveau von Massenunwucht und aerodynamischer Unwucht verdeutlicht das wirtschaftliche Potential des Auswuchtens. Der Artikel macht deutlich, dass auch bei WEA mit Vollwartungsverträgen alle Beteiligten vom Auswuchten profitieren. WID-Whitepaper 3/2015

WiD

WiD WHITEPAPER | Auswuchten von WEA-Rotoren 14 das Blatt verteilt. Die 0-Grad-Blattmarke bezieht sich jedoch nur auf einen einzigen Referenzschnitt, der meist nahe der Blattspitze liegt. Daher kann man per Blattmarke moderne Blätter nur bedingt optimal einstellen, schon die zulässigen Verwindungsabweichungen verursachen unterschiedliche aerodynamische Verhältnisse mit entsprechend erhöhten AU-Kräften und -schwingungen. Schon bei Verstellung um wenige Zehntel Grad können sich diese schnell verdoppeln. Somit ist bei modernen WEA der Multi-MW-Klasse eine Kombination von photometrischer Blattwinkelauswertung an mehreren radialen Blattschnitten und schwingungstechnischer Validierung der Blattjustage notwendig, um die AU-bedingten Betriebslasten bestmöglich zu minimieren. Lebensdauereinfluss der Unwucht und WEA-Weiterbetrieb Blattwinkeldifferenzen bewirken beim Pitchen nach Fahne ab Nennlast eine immer ungleichmäßigere Leistungsproduktion der drei Rotorblätter. Bei Differenzen über 1 Grad und starkem Wind kann es passieren, dass ein falsch nach Stall stehendes Blatt mehr als die Hälfte der gesamten Rotorleistung liefert und die anderen Blätter „mitschleppt“. Die WEA-Steuerung sieht jedoch nur die Leistungssumme an der Nabe. Lastsimulations-Abteilungen ist das bekannt. Diese Effekte erhöhen drastisch die Rotorlasten und den Lebensdauerverbrauch, so dass Einzelblätter oder ganze Blattsätze bereits nach deutlich weniger als zehn Jahren getauscht werden müssen, statt 20 Jahre zu halten. Eine Studie zur Erhöhung der Betriebslasten durch Unwucht, basierend auf Messungen an einer 1,5 MW Pitch-WEA [15], zeigt, dass im Auslegungs-Lastkollektiv für 20 Jahre Nutzungsdauer die unwuchtbedingten Betriebslasten im Auslegungsfall nur einen sehr kleinen Teil von um 2% an der ermüdungsrelevanten Gesamtschädigung haben. Bei Lasterhöhung beschleunigt sich die Materialermüdung jedoch exponentiell. Bei verdoppelter unwuchtbedingter Lastamplitude steigt deren Schädigungsbeitrag auf ca. 25%, d.h. um den Faktor 10. Je windiger der Standort und je gleichmäßiger die Windrichtung, desto nachteiliger ist Unwucht für das WEA-Bauwerk. Die Nachrechnung der zu erwartenden Lebensdauer der an sich robusten Rotornabe einer 1,5 MW WEA, die mehrere Jahre mit 5 Grad Fehlpitch eines Blattes lief, ergab eine Reduktion auf 14 Jahre trotz für die weitere Betriebszeit erfolgter Blattjustage [5]. Somit ist zu erwarten, dass ein hohes Weiterbetriebspotenzial nur bei periodisch auf Unwucht geprüften WEA bestehen wird, bei denen dadurch auf die Einhaltung der Auslegungslasten geachtet wurde [16]. Kosten-Nutzen-Verhältnis von Auswuchtstrategien Aus DIN ISO 21940-13 [9] können technische Beurteilungskriterien für die Bewertung verschiedener Auswuchtstrategien abgeleitet werden [10]. Zusätzlich sind folgende zwei wirtschaftliche Kriterien wichtig:

WiD WHITEPAPER | Auswuchten von WEA-Rotoren 15 1. Wie hoch ist die Detektionsrate unwuchtiger WEA, d.h. ist die Diagnose richtig? 2. Was sind die wirklichen Gesamtkosten der Auswuchtstrategie? Die Unwucht-Folgekosten, die durch Blattwinkelfehler verursacht sind, können nur durch Blattwinkelmessung mit schwingungstechnisch validierter Justage vermieden werden. Die Beseitigung aller direkten Ertragsverluste erfordern die Auswertung der absoluten Blattwinkel, daher lohnt sich dieser höhere Aufwand definitiv. Aber nur in Verbindung mit der MU-Schwingungsmessung können alle unwuchtigen WEA detektiert werden [4]. Bei letzterer wird eine teilweise Reduktion der Messkosten durch eine Verkürzung der Messzeit versprochen. Dem ist jedoch selten so. Durch die stark erhöhte Messunsicherheit steigt in Wirklichkeit die Anzahl der notwendigen Mess-Iterationen und die Rate an Fehldiagnosen, was Mehrkosten produziert. Weiterhin ist der Zeitaufwand für Auf- und Abstieg sowie Systemaufbau gleich hoch wie bei einer längeren, statistisch sicheren Schwingungsmessung. Die Optimierung der Gesamtkosten einer Auswuchtstrategie geschieht mit einem vereinfachten Basis-Unwuchtcheck. Diese Schwingungsprüfung mit nur einem Messlauf ohne Testmasse ermöglicht, den Unwuchtzustand der WEA abzuschätzen. Dies spart Zeit, erfordert jedoch, dass für den WEA-Typ (identische Nennleistung, Blatt- und Turmtyp sowie Nabenhöhe) aus kalibrierten Referenzmessungen unter exakt definierten Messbedingungen der dem MU-Grenzwert entsprechende Unwucht- Schwingungsgrenzwert (Bild 5) ermittelt wurde. Ist ebenfalls das AU-Schwingungsniveau des WEA-Typs für korrekt eingestellte Blattwinkel bekannt, kann dabei anhand der Axial- und Torsionsschwingungen auch abgeschätzt werden, ob eine AU vorliegt. Nur bei den als unwuchtig identifizierten WEA ist dann die aufwändigere komplette Auswucht-Messkampagne notwendig. Diese Optimierung der Gesamtstrategie wird schon lange erfolgreich angewendet. In einer Studie wurden für einen Windpark mit 10 WEA (je 2,0 MW) und periodischem Auwuchten die Gesamt-Messkosten in 20 Betriebsjahren konservativ zu ca. 100 T€ ermittelt [14]. Dem stehen, je nach Szenario, Unwucht-Folgekosten zwischen 350 T€ (seltene, niedrige Unwuchten) und 7 Mio € (worst case mit großen, häufigen Unwuchten und 2 vorzeitigen WEA-Totalschäden) gegenüber, die durch Auswuchten vermeidbar sind. Periodisches Auswuchten rentiert sich schnell und vielfach Die Investition in ein professionelles, periodisches Auswuchten der WEA-Rotoren über die gesamte Nutzungsdauer erspart also ein Vielfaches an Kosten, die ansonsten durch unwuchtbedingten Schäden und Ertragsausfällen entstehen. Auswuchten bewirkt somit eine signifikante Senkung der Stromgestehungskosten und Lebensdauerverbrauchs bei WEA.

Hier finden Sie Fachpublikationen und Unternehmensbroschüren

eqJOURNAL 9-2018
Messeflyer WindEnergy Hamburg 2018
Gemeinsam gewinnen - Windenergie vor Ort
BWE Jahrbuch 2018 - Leseprobe
Perspektiven für den Weiterbetrieb von WEA nach 2020
Windkarte Weiterbetrieb: Standorte nach Anlagenalter
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2018
Nordex Acciona-Windpower 360° 1/2018
Studien Zusammenfassung: Direkte Vermarktung von Windstrom und anderen EE Strom im B2B-BereichMarktentwicklungsmodell_(MEM)
Studie: Direkte Vermarktung von Windstrom und anderen EE Strom im B2B-Bereich
Erneuerbare Gase ‐ ein Systemupdate der Energiewende
Ausschreibungen Wind an Land - Wissenswertes fuer Behoerden
EE-Rundbrief 04-18
Windkraft Zulieferer Forum 2018 - Programm
Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien
Die Anwendung der neuen LAI-Hinweise in der Rechtsprechung und in den Bundesländern
Renewable Power Generation Costs in 2017 - Summary
Patent Review 01/18
Seminarprogramm 2018 des Bundesverband WindEnergie
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2018
BWE Industry Report - Wind Industry in Germany 2018
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2017
Patent Review 01/18
Patent Review 03/2017
WID-WHITEPAPER Häufigkeit von Mängeln bei der Wiederkehrenden Prüfung
WID-WHITEPAPER Die Grenzen des Wachstums sind noch nicht erreicht
WID-WHITEPAPER Auswuchten von WEA-Rotoren - Wirtschaftliche Vorteile und technische Umsetzung
Patent Review 02/2017
WID-WHITEPAPER Erträge Steigern, Lasten reduzieren
WID-WHITEPAPER Bürger und Windenergie
WID-WHITEPAPER Bedarfsgerechte Befeuerung
Patent Review 01/2017
WID-WHITEPAPER Instandhalten und Sanierung von Fundamenten
Perspektiven für den Weiterbetrieb von WEA nach 2020
Studien Zusammenfassung: Direkte Vermarktung von Windstrom und anderen EE Strom im B2B-BereichMarktentwicklungsmodell_(MEM)
Studie: Direkte Vermarktung von Windstrom und anderen EE Strom im B2B-Bereich
Erneuerbare Gase ‐ ein Systemupdate der Energiewende
Erneuerbare Gase ‐ ein Systemupdate der Energiewende - Studienvorstellung
Ausschreibungen Wind an Land - Wissenswertes fuer Behoerden
Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien
Windenergie Report Deutschland 2016
FA Wind - Hintergrundpapier Guetesiegel
Kalte Dunkelflaute - Robustheit des Stromsystems bei Extremwetter
Kurzanalyse der ersten Windenergie Ausschreibungsrunde
Energiewende 2030 - The Big Picture
Strom 2030 - Langfristige Trends - Aufgaben für die kommenden Jahre
Agora Energiewende - Cost-of-Renewabel Energies
BWE Informationspapier Meldepflichten Stromsteuer EEG-Umlage
Weiterbetrieb von WEA nach 2020
UBA Studie: Mögliche gesundheitliche Effekte von WEA
Windenergie und seismologische Belange - Hintergrundpapier
Impulspapier-Strom 2030
Branchenstudie Windenergie
Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit im Energiesystem
Systemdienstleistung 2030 - Factsheet
Black Swans (Risiken) in der Energiewende
Studie zur Konventionellen Mindesterzeugung
Akzeptanz von Technik und Technologie – (finanzielle) Beteiligung an „Erneuerbare Energie-Projekten“
Windenergieanlagen und Erdbebenmessstationen
Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland
Studie Beschleunigungs- und Kostensenkungspotenziale bei HGÜ-Offshore-Netzanbindungsprojekten_Kurzfassung
Mehr Abstand - mehr Akzeptanz? Ein umweltpsychologischer Studienvergleich
Sektorkopplung durch Energiewende
Bericht - Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen
Flyer zu den Häufigsten Fragen zu Windenergie und Schall bzw. Infraschall
Windstrom als Alternative zu Hinkley Point C - Ein Kostenvergleich
Rotmilan und Windenergie - Ein Scheinproblem
Kostensituation der Windenergie an Land in Deutschland update
Vermeidungsmaßnahmen bei der Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen
2. BWE Umfrage Windenergie und Flugsicherung
Akteursstrukturen von Windenergieprojekten in Deutschland
Kostensituation der Windenergie an Land
Kostensituation der Windenergie an Land - Internationaler Vergleich
Status des Windenergieausbaus an Land 1. Halbjahr 2017
Akzeptanz von Technik und Technologie – (finanzielle) Beteiligung an „Erneuerbare Energie-Projekten“
Windenergie an Land Marktanalyse Deutschland 1,Halbjahr 2016
Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland
Analyse der Ausbausituation der Windenergie an Land - Fruehjahr 2016
Global Status Report 2016 - Key Findings
EEG Umlage 2016 - Fakten und Hintergruende
Strompreis der Haushalte
Die Energie der Zukunft
Analyse der Ausbausituation der Windenergie an Land - Herbst 2015
Umfrage zur Akzeptanz der Windenergie an Land, Fruehjahr 2016
Windenergie Report Deutschland 2016
Energiewende Survey
EE-Rundbrief 04-18
Die Anwendung der neuen LAI-Hinweise in der Rechtsprechung und in den Bundesländern
BWE Handreichung (aktualisiert): Praxistips für Ausschreibung für Windenergie an Land
Rundbrief Windenergie und Recht 1/2017
Rundbrief Windenergie und Recht 3/2016
BWE Informationspapier Meldepflichten Stromsteuer EEG-Umlage
Artikelgesetz 767-16 EEG und KWK
Artikelgesetz 767-16 EEG und KWK - Bewertung
Synopse EEG 2017
Zugang zu Gerichten in Umweltangelegenheiten, UVP und UVP-Vorprüfung, Präklusion
Aktuelle Entwicklungen im Bereich der Windenergieerlasse der Länder
Rundbrief Windenergie und Recht 2/2016
Rundbrief Windenergie und Recht 1/2016
Grundstückswert in Windparknähe - Der-Immobilienbrief-Nr-321
Kleine Anfrage - Wertminderung bei Immobilien durch Windenergieanlagen
Rechtsgutachten: Abstandsempfehlungen für WEA zu bedeutsamen Vogellebensräumen sowie Brutplätzen ausgewählter Vogelarten
Jahrbuch Windenergie 1990 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1990/1991 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1991/1992 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1993 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1994 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1995 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1997 - BWE Marktübersicht
eqJOURNAL 9-2018
Siemens Gamesa Onshore-Technologie
Siemens Gamesa Renewable Energy OptimaFlex
Nordex Acciona-Windpower 360° 1/2018
Nordex-Acciona 360° 3/2017
Nordex Acciona 360° Spezial 2017
Unternehmenbroschüre Windwärts
VSB Windbote
VerbundBroschüre Windenergie R+V und DZ BANK
Dirkshof Unternehmensbroschuere 2017
Luftpost 2/2017
Energie-Allee 5/2017
ENO MAG 9/2016
Gemeinsam gewinnen - Windenergie vor Ort
Offshore-Windenergie
WINDKRAFT - Eine Bürgerenergie
Wer den Wind erntet - Zwölf gute Beispiele für kommunale Windprojekte
LUX Spezial Windenergie
A-Z - Fakten zur Windenergie
Magazin Energieland MV 2/2017
ENERGIElandMV - Saubere Energie - Neue Arbeitsplätze
Schulmaterial: Windkraftanlagen - Vom Wind zum Strom
VerbundBroschüre Windenergie R+V und DZ BANK
Unternehmenbroschüre Windwärts
BWE Jahrbuch 2018 - Leseprobe
Windkarte Weiterbetrieb: Standorte nach Anlagenalter
Jahrbuch Windenergie 2016 - Leseprobe
BWE-Ratgeber: Umgang mit Schäden an Fundamenten von WEA onshore
Windenergie Betriebsführung - Leseprobe
Windenergie im Binnenland - Leseprobe
Energiewende selber machen - Leseprobe

Finden Sie uns auch auf

Copyright © 2017 Bundesverband WindEnergie