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Modulare Systeme gefragt: Die SICS-Plattform von Siemens lässt sich im gesamten Turbinenportfolio nutzen und kann beispielsweise an die neuen 7-MW-Turbinen angepasst und in diesen installiert werden. Bild: Siemens
Erneuerbare Energien

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Windturbinen von der Stange

Text: Mark Metter, Siemens
Immer schneller und günstiger sollen Windturbinen entstehen. Helfen könnten dabei Standard­produkte und modulare Systeme. Bei neuen Generationen von Windturbinen ist dies in Verbindung mit bewährter Automatisierungstechnik bereits möglich.

In Brande in Dänemark entstehen seit über 30 Jahren Windturbinen: Das dort ansässige Unternehmen Bonus Energy, das Siemens 2004 übernommen und ausgebaut hat, liefert derzeit weit über 1000 Turbinen pro Jahr. Im Zuge der Übernahme entstand auch eine Plattformstrategie, auf deren Grundlage viele gemeinsame Systemkomponenten für verschiedene Turbinenkonfigurationen genutzt werden können, ähnlich wie in der Automobil­industrie. Das Unternehmen kann neue Turbinen­auslegungen dank dieser Plattformen und einer hohen Zahl von Standardkomponenten schneller und kosteneffektiver realisieren.

Die Entwickler wollten nicht nur die Zahl der Komponenten um die Hälfte senken, sondern gleichzeitig auch die Schnittstellen und Komplexität. Zudem standen die Integration von Standardprodukten sowie die Senkung von Wartungskosten durch einen einfacheren, leichteren und kompakteren Maschinenaufbau im Mittelpunkt.

Erhöhte Verfügbarkeit

Ziel war es, die Anzahl der zuvor genutzten aufwendigen proprietären Lösungen und Komponenten zu reduzieren. Auch wenn es nach wie vor erforderlich ist, diese um eine individuelle Auslegung für spezielle Anwendungsgebiete zu ergänzen, sollten möglichst viele industrielle Standardprodukte und -lösungen realisiert werden. Im Rahmen des SICS-Projekts (Siemens Integrated Control System) wurde auf Grundlage industrieller Standardkomponenten ein neues Steuerungssystem für Turbinen entwickelt.

Um die grundlegende Technologie des SICS-Systems beurteilen zu können, untersuchte Siemens Wind Power die bereits auf dem Markt verfügbaren Technologien und Lösungen und stellte fest, dass Profinet als das Bussystem in Kombination mit den ET200S-IO-Stationen die beste technische Leistung aufwies. Profinet, das weltweit standardisierte und herstellerunabhängige Automatisierungsnetzwerk, gewährleistet eine hohe Datenkonsistenz – von der Feld- bis zur Management-Ebene.

Das Bussystem kann Standard- und fehlersichere Signale über dieselbe Busverbindung übertragen, sodass alle relevanten Qualitäts- und Leistungsparameter einer Windenergieanlage aufgezeichnet und übertragen werden können. Der notwendige Investitionsschutz wird durch höhere Verfügbarkeit mittels redundanter Netzwerke, integrierter Standardsicherheitsfunktionen und einfacher Anbindung weiterer Feldbusse und Fremd­anbietersysteme gewährleistet.

Als Industrial PC benötigt der Turbinenhersteller einen Computer, der unter allen Bedingungen und in Kombination mit Profinet funktioniert. Für die Turbinensteuerung wurde der Simatic Microbox PC427 gewählt. In diesem eingebetteten System läuft ein echtzeitfähiges Betriebssystem als Turbinensteuerung. In den ET200S-Terminals von Siemens werden Standardprodukte für die Peripherie in Kombination mit benutzerdefinierten Profinet-Geräten für spezielle Anwendungsbereiche eingesetzt.

Flexibles Plattformkonzept

Auf Grundlage der Plattform kann Siemens Varianten der elektrischen Anlage schaffen, die für das gesamte Turbinenportfolio nutzbar sind und Synergien zwischen Projekten herstellen. So kann zum einen die industrielle Produktion relativ schnell aufgenommen werden, um expandierende Märkte zu bedienen.

Zum anderen können Sensoren, Stellglieder und Teilsysteme direkt und ohne großen Aufwand entweder über Profinet oder über ein dezentrales Peripheriesystem mit der ET200S-Serie desselben Herstellers an das Steuerungssystem der Turbine angebunden werden.

Die Schnittstelle zur Pitch- und Umrichtersteuerung wird über Profinet realisiert. Zur Integration weiterer Systemfunktionen, etwa eines Zustandsüberwachungssystems oder zusätzlicher Messsysteme zur Analyse der Turbinenleistung, bleibt das System offen. Von einem Servicezentrum in Brande aus lassen sich alle installierten Turbinen überwachen.

Bei Auftreten einer Störung kann sich der Hersteller von einem anderen Standort aus in die Turbine einloggen und genau dieselben Aufgaben ausführen, als ob er die Turbine lokal betreiben würde. Profinet liefert ausführliche Informationen über den Zustand der elektrischen Anlage, die für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten nötig sind.

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