07.08.2020 • Energie

Modellierungen für mehr Windstrom

Mathematisches Modell sagt das Anlagenverhalten einige Sekunden vorher.

Der Erfolg von Windenergie­anlagen wird maßgeblich durch ihren effi­zienten Betrieb bestimmt. Ein neues Automatisierungs­verfahren, die „Modell­basierte Prädiktive Regelung“, kann hierzu erheblich beitragen. Dieses wurde für Wind­energie­anlagen in den letzten Jahren erforscht und gewinnt in der Industrie zunehmend an Akzeptanz, um Heraus­forderungen bei der Energie­erzeugung und den Energie­netzen zu begegnen. Das Institut für Regelungs­technik der RWTH Aachen und das Unternehmen W2E Wind to Energy haben das neue Verfahren jetzt in einem weltweit einmaligen Feldtest an einer Windenergie­anlage der Multi-Megawatt-Klasse erfolgreich getestet. Umfan­greiche Simulations­studien und Laborversuche fanden zuvor statt.

Abb.: Prototyp der drei Megawatt Windenergie­anlage in Rostock, an der die...
Abb.: Prototyp der drei Megawatt Windenergie­anlage in Rostock, an der die Opti­mierung untersucht wurde. (Bild: W2E Wind to Energy / RWTH)

In dem einwöchigen Feldtest im Windpark in Rostock wurde eine Drei-Megawatt-Windenergie­anlage erstmals mit der neuen Regelung betrieben. Das Verfahren nutzt ein mathe­matisches Modell der Windener­gieanlage, um das Anlagen­verhalten einige Sekunden im Voraus vorherzusagen. So lassen sich Schwankungen in der Windgeschwin­digkeit deutlich besser ausgleichen. Im Vergleich zu konven­tionellen Regelungs­verfahren ist dies ein Paradigmen­wechsel, mit dem beispielsweise höhere Leistungs­ausbeute, geringerer Material­einsatz und Netz­stabilisierung erreicht werden können

„Der Feldtest ist ein Meilen­stein der langjährigen Kooperation zwischen Industrie und Forschung“, sagt János Zierath von W2E, „für einen vollum­fänglichen Anlagen­betrieb mit dem neuen Regelungs­verfahren sehen wir aber noch Forschungs­bedarf“. Dirk Abel vom Institut für Regelungs­technik ergänzt: „Mit dem Feldversuch haben wir Pionierarbeit im Bereich der Regelung von Windenergie­anlagen geleistet. Neben der grund­sätzlichen Funktion der Regelung konnten wir vor allem das Potential unserer Testinfra­struktur von der Simulation bis in die reale Anlage nachweisen. Gemeinsam wollen wir die Heraus­forderungen aus Theorie und Praxis angehen und fort­schrittliche Automatisierungs­konzepte in der Windenergie vorantreiben.“

RWTH Aachen / JOL

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