Windenergie: Prüfstand für Minimalsysteme vereinfacht Zertifizierung

Mit einem neuen Prüfstand für Minimalsysteme will das Fraunhofer IWES die Entwicklungszeit von Windenergieanlagen verkürzen. Ab Anfang 2019 kann dort die elektrische Zertifizierung von Anlagen bis sieben Megawatt komplett im Labor durchgeführt werden. 

Minimalsystem, Darstellung, IWES
Die grün markierten Bauteile bilden das Minimalsystem, das auf dem neuen Prüfstand getestet werden soll (Quelle: IWES)

Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) errichtet in direkter Nachbarschaft zum IWES-Gondelprüfstand (DyNaLab) einen Prüfstand für Minimalsysteme, also der Einheit von schnelllaufendem Generator und Umrichtersystem. Diese Prüfeinrichtung, die im Frühjahr 2019 ihren Betrieb aufnehmen soll, wird im Rahmen des Projekts HilGridCop gefördert, um eine beschleunigte elektrische Zertifizierungsprüfung von Windenergieanlagen zu ermöglichen, und zu deutlich geringeren Kosten als die Prüfung einer kompletten Gondel. Der neue Prüfstand und der bestehende Prüfstand für komplette Gondeln von Windenergieanlagen nutzen ein gemeinsames virtuelles Netz, das für die erweiterte Funktionalität deutlich ausgebaut wird.

Für den Test von Minimalsystemen zur Zertifizierung ausschließlich des elektrischen Systems werden hohe Drehzahlen und ein kleines Drehmoment benötigt. Die Prüfstruktur wird über eine 9 Megawatt Antriebseinheit (maximal 13 Megawatt bei Überlast) zur Nachbildung realistischer Generatormomente verfügen. Durch den Einsatz detaillierter Echtzeitmodelle wird ein optimaler Datenaustausch mit der Prüfstandsteuerung ermöglicht.

Zertifizierungen künftig komplett im Labor

Zurzeit wird eine Prüfmethodik entwickelt, um elektrische Zertifizierungen von Anlagen bis 7 Megawatt mit zwei- bis dreistufigen Getrieben künftig komplett im Labor durchführen zu können. Der Vorteil: Gegenüber Tests auf dem Gondelprüfstand sparen Anlagenhersteller Zeit und Kosten – durch die Teilautomatisierung von Prozessen sowie Erleichterungen auf der logistischen Seite.

Um auch den Anforderungen an die Netzintegration zukünftiger Windenergieanlagen gerecht zu werden, ist eine deutliche Erweiterung der Funktionalitäten des bestehenden virtuellen Netzes geplant, das sich das DyNaLab und der neue Prüfstand teilen werden: extrem schwache Netze sollen dann ebenso nachgebildet werden können wie spezielle harmonische Störspektren.

Erste Nutzer mit Senvion, Nordex und Vestas

Die ersten Nutzer des HilGridCop-Prüfstands stehen bereits fest: Senvion, Nordex und Vestas werden ihre Minimalsysteme im Jahr 2019 auf der neuen Prüfstruktur testen. Um die Ergebnisse aus den Laborversuchen abzugleichen, werden sie außerdem Betriebsdaten aus dem Feld zur Verfügung stellen. Jeder Partner erhält dann seine Ergebnisse zu Validierungszwecken.

Die Prüfung der Netzverträglichkeit zur Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften neuer Windenergieanlagen oder zur Nachzertifizierung bei Änderungen oder Weiterentwicklungen bestehender Anlagentypen erfolgt aktuell nahezu ausschließlich am Standort der Anlage im Feld. Die Zertifizierungskampagne umfasst in der Regel einen Zeitraum von bis zu zwei Jahren, um die Leistungsfähigkeit der Anlage bei allen geforderten Windverhältnissen und Netzzuständen zu überprüfen. Das Interesse der Industrie, die Zertifizierung zu einem definierten Termin abzuschließen und die Entwicklungszeit zu verkürzen sowie reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist daher groß.