Die Windenergie steht unter enormem Kostendruck. Dies gilt insbesondere für Investitionen in die Erstausrüstung von Windenergieanlagen (WEA). Eines der zentralen Ziele der Branche ist es daher, bei der Entwicklung, Fertigung und dem Betrieb von WEA nachhaltig Kosten einzusparen und somit auch einen Beitrag zur Senkung der Energiegestehungskosten zu leisten.

SSB Wind Systems hat auf diese und weitere Anforderungen der Windenergie mit der Entwicklung von PerfectPitch reagiert, einem völlig neuartigen elektrischen Pitchsystem für WEA bis 3.X MW Leistung, das auf einem bislang einzigartigem Systemkonzept basiert.

Weniger Platzbedarf, geringeres Gewicht
PerfectPitch sorgt für mehr Platz und Gewichtseinsparungen in der Rotornabe einer WEA. Für die Installation eines elektrischen Pitchsystems waren bislang bis zu sieben Schaltschränke erforderlich, die in einer Nabe untergebracht werden mussten: ein Hauptschrank für die zentrale Energieverteilung, der auch den Pitchcontroller für die zentrale Verstellung der einzelnen Rotorblattachsen aufnahm. Hinzu kamen pro Rotorblatt ein Achsschrank sowie drei weitere Schränke für die Akkumulatoren (Akkus) als Notstromversorgung des Pitchsystems während einer Notfahrt.
PerfectPitch hingegen ermöglicht nun eine platzsparende 3-Schrank-Konfiguration, wobei die bisher im Hauptschrank integrierten Funktionen jetzt auf die einzelnen Achsschränke verlagert wurden, in denen sich außerdem in einem abgetrennten Bereich die Akkus als Back-Up-Stromversorgung befinden.

Dezentrale Funktionen in Umrichter integriert
Möglich wird dies durch eine Besonderheit von PerfectPitch. Funktionen eines Pitchsystems, die zuvor in Form von verschiedensten Modulen dezentral und diskret in einem Achsschrank angeordnet waren, werden nun in den Umrichter integriert. Der neue Umrichter mit der Bezeichnung PerfectPitch Drive (ehemals MPC – Multi Pitch Controller) kann somit zusätzlich Aufgaben von Komponenten übernehmen, für deren Installation bislang ein gewisser Bauraum im Achsschrank eingeplant werden musste. In diesem Zusammenhang ist es den Entwicklern von SSB Wind Systems bisher gelungen, folgende Funktionen in den Umrichter zu integrieren: Zwischenkreisladung, Ansteuerung/Überwachung der Motorbremse, Netzteil, Ladegerät für Backup-Speicher, Netzspannungswächter, Backupspannungswächter, Beschleunigungssensor, Überwachung der Motortemperatur, Temperatursteuerung des Schaltschrankes und direkte 24V Schütz-Ansteuerung.

Reduzierung von Bauraum und Schaffung neuer Synergien
Aus diesem cleveren Systemkonzept ergeben sich, zusätzlich zur Reduzierung von Systemkosten, eine ganze Reihe an entscheidenden Vorteilen. PerfectPitch lässt sich als modulares System nun wesentlich flexibler an Kundenanforderungen anpassen. Durch die Integration bislang dezentraler Funktionen in den PerfectPitch Drive konnte außerdem der Bauraum in den Achsschränken reduziert werden, was nicht nur zu Platzeinsparungen im Schaltschrank selbst, sondern auch in der Rotornabe sorgt, da nun für die Installation eines Pitchsystems weniger Schränke benötigt wird. Darüber hinaus schafft PerfectPitch als skalierbare Plattform völlig neue Synergieeffekte, denn bei einer Anpassung der Leistung müssen zukünftig lediglich die entsprechenden Funktionen und Schnittstellen im Umrichter neu definiert und daher nur ein geringer Teil des Systems ausgetauscht werden. Mit Blick auf die zukünftigen Anforderungen eines Pitchsystems erleichtert dies zudem die Entwicklungsarbeit.

Höhere Zuverlässigkeit des Gesamtsystems
Ein weiterer zentraler Vorteil von PerfectPitch ist die Steigerung der Zuverlässigkeit durch eine Reduzierung des Verdrahtungsaufwandes sowie der Anzahl an Bauteilen im Achsschrank bei mindestens gleicher Funktionalität. Aufgrund des vollintegrierten Umrichters mit zahlreichen Zusatzfunktionen kann ferner der Anteil an externen manuellen Fertigungs- und Prüftätigkeiten reduziert werden. Analog hierzu erhöht sich der Anteil an vollautomatischen Tests im Zuge der Fertigung, bei denen sich u.a. alle im Umrichter integrierten zusätzlichen Funktionen abfragen lassen.
Last, but not least ermöglicht das neue Systemkonzept ein erweitertes Condition Monitoring und damit eine verbesserte Diagnose sowie eine höhere Servicefreundlichkeit.

Sicherheit auf höchstem Niveau
Ein wichtiger Anspruch der Ingenieure während der Entwicklung von PerfectPitch bestand u.a. darin, ein Pitchsystem bereitzustellen, das mindestens durch die gleiche hohe Sicherheit überzeugt, wie die bisherigen Systeme von SSB Wind Systems. Vor diesem Hintergrund entspricht PerfectPitch, genauer der Umrichter als wichtigster Bestandteil der Sicherheitskette in einem Pitchsystem, dem hohen Performance-Level „d“ und wurde gemäß IEC 13849 zertifiziert. Mit PosiSafe verfügt das neue Pitchsystem außerdem über eine erweiterte Sicherheitsfunktion. Stand zur Ansteuerung der Leistungsendstufe bislang pro Achsschrank ein Microcontroller zu Verfügung, sind in PerfectPitch je Achsschrank nun zwei Microcontroller zu finden, deren Hard- und Software völlig unabhängig voneinander entwickelt wurden. Konkret bedeutet dies, dass auch die Programmierung der Software für die Prozessoren der Controller getrennt voneinander erfolgte, wobei der zweite Prozessor über eine reine EFC-Funktionalität verfügt. Sollte es demnach aufgrund eines Fehlers zu einem Ausfall eines Microcontrollers in einem der drei Achsschränke des Pitchsystems kommen, wird durch die beschriebene separate Auslegung von Hard- und Software verhindert, dass die verbliebenen Controller aufgrund der gleichen Fehlerursache ausfallen.

Mehr Leistung für die Zukunft
Auf die aktuellen und zukünftigen Anforderungen in der Windenergie reagiert SSB Wind Systems aber nicht allein mit einem wegweisenden neuen Systemkonzept, sondern auch mit einer neuen Dimensionierung der Umrichterleistung. Sollen die ambitionierten Ziele der Energiewende erreicht werden, müssen Onshore-Anlagen im Leistungsbereich von 2,5 bis 3 MW mit größeren Rotorblättern ausgestattet werden, um bei gleichbleibender Generatorleistung an Standorten mit durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten nicht wie bisher zwischen 2.000 und 2.500 Volllaststunden, sondern bspw. 4.000 bis 5.000 Volllaststunden zu erreichen. Dem Trend zu immer größeren Rotordurchmessern trägt SSB Wind Systems Rechnung, indem die Entwicklungsingenieure des Unternehmens die höheren Anforderungen an die Motor-/Umrichterkombination von Pitchsystemen u.a. durch die Analyse von spezifischen Motorbelastungen für WEA bis 3.X MW ermittelten. Parallel hierzu wurde die Umrichterleistung gesteigert. Der PerfectPitch Drive verfügt daher im Vergleich zum MPC über einen höhere Nennstrom von 40A und einen dreifachen Nennstrom von 120A (vorher zweifacher Nennstrom). Der Backup-Spannungsbereich liegt nach wie vor zwischen 216VDC und 456VDC.

(871 Wörter, 6.947 Zeichen mit Leerzeichen)

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Achsschrank UniFlex Pitch

Perfect Pitch Drive: weniger Bauraum - mehr Platz für Ideen (grüne Markierung: wird nicht mehr benötigt, da integriert; gelbe Markierung: nur für Optionen notwendig)
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Die beiden zentralen Bausteine des neuen Systemkonzeptes: der neue Umrichter PerfectPitch Drive und das PerfectPitch Interface als Schnittstelle für die Kommunikation mit der WEA-Steuerung.
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Pressekontakt:

Frau Wiebke Pottharst
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