DyNaLab – Der Gondelprüfstand für Windenergieanlagen

Nach 18 Monaten Bauzeit nimmt das Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Bremerhaven die Testanlage „DyNaLab“ (Dynamic Nacelle Testing Laboratory) in Betrieb. Ein Ereignis, das deutsche Windenergie-Hersteller sehr freut. Denn mit DyNaLab können die Windturbinen-Gondeln in viel kürzerer Zeit geprüft und elektrisch zertifiziert werden. Damit könnte sich nicht nur die Zeit bis zur Markteinführung neuer Anlagen deutlich verkürzen, sondern auch die Qualität und Zuverlässigkeit deutscher Anlagen steigen.

In der Praxis kostet die Prüfung und Zertifizierung einer Windenergieanlage viel Zeit und Geld. Für jede neue Anlage muss zunächst ein Prototyp aufgebaut werden und in der Praxis aufwendig getestet werden. Bis zur Marktreife vergehen oft mehrere Jahre. Mit dem neuen Testzentrum DyNaLab in Bremerhaven können nun Hersteller von Windenergieanlagen die Maschinenhäuser, sogenannte Gondeln, in einem beschleunigten und realitätsnahen Testverfahren prüfen.

Gondel der Windenergieanlage

In der tonnenschweren Gondel befindet sich neben der Steuerung, Kühlung und Hydraulik, auch der Triebstrang, der sich aus den drehenden Komponenten zusammensetzt, die Leistung vom Rotor bis zum Generator übertragen. Damit ist die Gondel und ihre zuverlässige Funktion maßgeblich für die Gesamtverfügbarkeit der Windenergieanlage am Netz verantwortlich.

In dem neuen Testzentrum DyNaLab können Gondeln als Proto- oder Serientyp für den Onshore- oder Offshore-Einsatz in einem Leistungsbereich von 2 bis 8 MW geprüft und elektrisch zertifiziert werden.
So können schon frühzeitig Mängel und Fehler erkannt und bereits während der Konstruktionsphase korrigiert werden und nicht etwa erst nach Errichtung des Prototypen auf dem Feld und den Feldversuchen.

Technische Ausstattung

Am DyNaLab wird durch zwei Synchronmaschinen, die für den Testbetrieb eine Antriebsleistung von 10 MW erzeugen, ein Winddrehmoment reproduziert.
Das Motordrehmoment wird über eine Lenkerkupplung auf die zu prüfende Gondel übertragen, so dass ein Nenndrehmoment von 8 600 kNm, kurzzeitig sogar von 13 000  kNm erzeugt werden kann. Damit können auch Sturmeinwirkungen auf die Windenergieanlage nachgebildet werden.

Um den Test unter möglichst feldrealen Bedingungen durchzuführen, wird die mechanische Belastung durch den Wind, wie Biegemomente und Schubkräfte, über eine hydraulische Krafteinleitung simuliert. Da die Gondel am DyNaLab ohne Turm und Rotor den Prüfungen und Tests ausgesetzt wird, werden die Lasten und Wechselwirkungen, die im realen Betrieb zwischen Gondel und Rotor herrschen, berechnet und Echtzeitmodelle sowie Regelungsalgorithmen eingesetzt.   

Eine weitere Besonderheit, die DyNaLab auszeichnet, ist ein virtuelles Mittelspannungsnetz, das weltweit die größte elektrische Netznachbildung darstellt. Mit dieser können Gondeln elektrisch zertifiziert werden. Außerdem können plötzliche Ereignisse, wie Kurzschlüsse oder andere Störungen im Netz simuliert werden.

Vorteile für Anlagenhersteller

Durch die Gondel-Prüfung am DyNaLab können die Anlagenhersteller die bisher zeitintensive Zertifizierungen deutlich verkürzen sowie ihre Modelle optimieren und validieren.  Das bedeutet nicht nur sinkende Kosten für Wartung und Reparatur der Anlagen, sondern auch verkürzte Markteinführung und stärkere Wettbewerbsfähigkeit auf internationalem Markt. Dafür wurde das DyNaLab mit 35 Millionen Euro gefördert.

Die Prüfung einer Gondel am DyNaLab kann drei bis zwölf Monate dauern, sodass im Durchschnitt jährlich maximal vier Gondeln getestet werden können. Doch auch nach der Prüfung am DyNaLab müssen sich die Windenergieanlagen im Betrieb beweisen. Der Zustand der Anlagenbauteile wird dann durch Systeme aus der Ferne überwacht, um eine Früherkennung von Fehlern zu ermöglichen sowie um Sicherheit und Effizienz der Anlage zu gewährleisten.


Bild: Fraunhofer IWES

 

Ingenieur-ID.de

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