Windenergieanlagen mit intelligenter Leistungselektronik zur Energieeffizienzsteigerung

Quelle: SMA Solar Technology AG, Niestetal
Angesichts endlicher Energieressourcen und Klimaveränderungen ist das Interesse an der Windenergie groß. In Deutschland produzieren Windenergieanlagen seit vielen Jahren erfolgreich Strom. Im Jahr 2005 waren in Deutschland über 17000 Windenergieanlagen mit einer Leistung von über 18000 Megawatt (MW) in Betrieb. Das ist mehr als ein Drittel der derzeitigen weltweit installierten Leistung. Obwohl 2005 ein äußerst windschwaches Jahr war, erzeugten die Anlagen insgesamt über 26 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Strom. Das entspricht rund 4 Prozent des Bruttostromverbrauches in Deutschland, der Strom, den die Anlagen selbst verbrauchen oder der durch Leitungsverluste verloren geht eingerechnet. Die Windenergie stellt also einen wichtigen Bestandteil einer umweltverträglichen und Ressourcen schonenden Stromversorgung dar.

Windenergieanlagen werden naturgemäß dort aufgestellt, wo viel Wind weht. Mit der Errichtung der ersten Offshore-Windparks wird ein großer Schritt in Richtung einer nachhaltigen Energieversorgung gemacht, gleichzeitig steigen aber die Anforderungen an die Verfügbarkeit der Windenergieanlagen zur effizienten Nutzung der dort installierten Energiewandler. Bei ungünstigen Wetterbedingungen ist ein Service-Einsatz auf See über längere Zeit nicht möglich und kleine Fehlerursachen können so zu großen Einbußen im Ertrag führen.

Um eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen, wird es darauf ankommen, drohende Schäden in Komponenten so frühzeitig zu erkennen, dass ungeplante Stillstände der Windenergieanlagen vermieden werden können.
Die Bundesregierung fördert auf der Grundlage des Rahmenprogramms IKT2020 multidisziplinäre Forschungs- und Entwicklungsprojekte zum Thema "Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES)".
Die Leistungselektronik ist das Teilgebiet der Elektrotechnik, welches die Umformung und die Verteilung elektrischer Energie mit elektronischen Bauelementen und Systemen umfasst. Sie ist eine Schlüsseltechnologie zur effizienten Ressourcennutzung. Die Energie-Einsparpotenziale werden auf 20 - 35 % geschätzt.

Ziel des Projektes Wint-LES ist die Entwicklung eines intelligenten Frequenzumrichters, der die Ist-Daten erfasst, online eine Zustandsbewertung abgeben kann und für die Minimierung der Belastungen in einer Windenergieanlage sorgt.

In dem Projekt ist eine immense Funktionssteigerung durch intelligente Leistungselektronik in drei Bereichen erreichbar: Durch das neue leistungselektronische Energiewandlersystem ergeben sich Verbesserungen bei der Betriebsführung, Wartung und auch bei der Entwicklung von modernen Multi-Megawatt-Windenergieanlagen.