Richtig am Wind / Always in the wind

19. Mai 2020

Die optimale Ausrichtung der Rotorblätter macht einen großen Unterschied bei der Effizienz von Windkraftanlagen aus.

Ein Grad Abweichung der Blätter untereinander kann schon einen jährlichen Produktionsverlust von 5 Prozent bedeuten. Das innovative Unternehmen VENTUS Wind Services, das mit dem Partner ÖKOENERGIE schon mehrere Forschungsvorhaben durchgeführt hat, entwickelte deshalb ein neues Verfahren, um die kleinsten Stellungsabweichungen aufzuspüren. „Wir arbeiten schon länger mit VENTUS zusammen, um unsere Windparks optimal betreiben zu können“, so Christian Hackel, Abteilungsleiter Betriebsführung bei der ÖKOENERGIE, „es ist sehr wichtig, immer am Puls der Zeit zu sein.“ So wurde mit Ventus schon zuvor eine neue „Lichtradar“-Technologie sowie ein neues Sensorsystem getestet, um den Ertrag der Windräder durch die optimale Ausrichtung der Gondel zum Wind zu steigern und zugleich ihre Einsatzdauer zu verlängern (siehe Windoptimierung mittels Laser).

Im aktuellen Projekt werden nun gleich bei 56 Windkraftanlagen der ÖKOENERGIE die Blattwinkeleinstellungen im laufenden Betrieb untersucht. Martin Rath, Verkaufsleiter von VENTUS, Chrysanthos Galetsas, Projektmanager bei VENTUS sowie Christian Hackel schauten sich die ersten Messungen vor Ort an. „Die Messung während des vollen Betriebs ist ein sehr effizienter Weg, um den Output zu optimieren und die Lasten an den Rotorblättern und Anlagen zu verringern“, so Rath.

Denn für die Effizienz und die Belastung einer Windkraftanlage ist es wichtig, dass an jeder Turbine die Blattwinkel der einzelnen Rotorblätter gleich eingestellt sind. Bislang wurde dies in der Regel nur bei der Neuübernahme einer Turbine im Stillstand überprüft. Dank der von VENTUS neu entwickelten Methode lässt sich die Kontrolle nun jederzeit durchführen – also auch im Betrieb. Hierzu wird eine High Speed Kamera Technologie eingesetzt, die 543 Bilder pro Sekunde in voller High Definition-Auflösung ermöglicht. Diese unzählige Menge an Bildern und Daten wird anschließend mit Hochleistungsrechnern analysiert, um das Maximum aus der Anlage herauszuholen. Und noch dazu läuft nach der Nachjustierung das Windrad „runder“. Es werden auch Unwuchten vermieden, die Rotorblätter und Anlagenteile zusätzlich belasten. Das erhöht wiederum die Lebensdauer der Anlagenteile.

Always in the wind

The optimal alignment of the rotor blades makes a big difference in the efficiency of wind turbines.

One degree of deviation between the blades can mean an annual loss in production of 5 percent. The innovative company VENTUS Wind Services, which has already carried out multiple research projects with its partner ÖKOENERGIE, therefore has developed a new method to detect the smallest positional deviations. "We have been working with VENTUS for a long time in order to be able to operate our wind farms optimally," says Christian Hackel, Head of Operations Management at ÖKOENERGIE. "It is very important to be always on the cutting edge." ÖKOENERGIE and VENTUS had already tested a new “light radar” technology and a new sensor system to increase the yield of the wind turbines by optimally aligning the nacelle with the wind. At the same time the new system helps to extend life time of wind turbines (see wind optimization using lasers). Rotor blade aerodynamic inefficiency and unbalance are a common challenge for the wind industry. It causes wind turbines to underperform and increases the load.

Within the framework of the new project, the blade angle settings are now being investigated during operation in 56 ÖKOENERGIE wind turbines. Martin Rath, sales manager of VENTUS, Chrysanthos Galetsas, project manager at VENTUS, and Christian Hackel observed the first measurements on site. "Measuring during full operation is a very efficient way to optimize the output and reduce the loads on the rotor blades and systems," said Rath. The new proprietary dynamics pitch verification technique from VENTUS helps to increase the annual revenue with no interruption of the full operation of the wind park.

In order to be most efficient it is important that the individual rotor blades are set at the same blade angle on each turbine. So far, in most cases this has only been checked once during the course of the acceptance of a new turbine and only at a standstill. Thanks to the new method by VENTUS, it is now possible to verify blade angle settings at any given moment – even during operation. A high-speed camera technology is used, which enables 543 frames per second in full high definition resolution. This enormous amount of images and data is then analyzed with high-performance computers to get the most out of the system. In addition, after the readjustment, the wind turbine runs "rounder". Furthermore, imbalances, which put additional stress on the rotor blades and system components, can be avoided. This in turn increases the service life of the system parts.