Use Case: Windanlagenbetreiber

Gewappnet für jede steife Brise

Ob in den Wäldern Kanadas, abgelegenen Dörfern in Australien oder auf der Nordsee: Windenergieanlagen sollen weit über zwanzig Jahre lang verlässlich Strom liefern. Dafür muss die Elektronik im Inneren der gigantischen Bauwerke sicher vor Kälte, Überhitzung und Staub geschützt sein und zuverlässig funktionieren.

Klima stellt extreme Anforderungen an die Windturbinen

Allein in Deutschland waren 2018 nach Angaben des Bundesverbandes WindEnergie knapp 31.000 Windenergie-Anlagen installiert. Weltweit führen China sowie die USA die Liste der Länder an, die den größten Ausbau an Windenergie verzeichnen können.

Jede Anlage muss je nach Standort auf die Klimabedingungen angepasst werden. Im kanadischen Lac Alfred, wo Wndenergieanlagen stehen, sinkt etwa die Temperatur im Winter oft auf unter -30°C. Heizsysteme verhindern, dass sich an den Rotorblättern Eis bildet und für Unwuchten sorgt. Auch die Elektronik muss vor der Kälte geschützt werden. Im Inneren der Schaltschränke hält deshalb eine Heizung die Temperatur bei etwa fünf Grad über Null. In Mount Mercer im australischen Bundesstaat Victoria dagegen ist eher Wärme die Herausforderung. Durch die Leistungselektronik in den Schaltschränken fließen zeitweise Ströme von mehreren Tausend Ampere. Es entsteht dabei Abwärme, die auch bei sommerlichen Temperaturen mit Filterlüftern verlässlich und effizient aus den Schaltschränken transportiert werden muss. In Regionen, die stark von der Landwirtschaft geprägt sind, schützen die Schaltschränke die Elektronik besonders gut vor Staub.

Qualitätskontrolle ist essentiell

Jedes einzelne Bauteil in der Windturbine muss optimal funktionieren. In typischen Installationen kommen zehn bis fünfzehn Schaltschränke pro Windkraftanlage zum Einsatz. Einer der wichtigsten Schaltschränke in einem Windrad ist die sogenannte Top-Box oben in der Gondel, von der aus der Antriebsstrang überwacht und die Drehung der Gondel gesteuert wird. Umso wichtiger ist es, diese vor Erschütterungen zu schützen. Dafür hat Rittal eine Variante des Schaltschrankes VX25 entwickelt, bei dem zum, Beispiel die Montageplatte  mechanisch verstärkt ist. Die Bottom-Box, das Pendant zur Top-Box, übernimmt die Steuer- und Überwachungsfunktionen. Dort findet sich bei den meisten Anlagen auch der Umrichter, der in aneinander gereihten Schaltschränken eingebaut ist. Dieser bringt den Windstrom auf die passende Frequenz, um ihn ins Stromnetz einzuspeisen. Für diesen Einsatz ist es besonders praktisch, dass sich die VX25 Schaltschränke von Rittal standardmäßig wie in einem Baukasten-System sehr flexibel ausbauen und in alle Richtungen anreihen lassen. Zudem sind sie extrem robust, etwa gegenüber Korrosion und Beschädigungen.

Entwicklung Richtung Industrie 4.0

In einigen Installtionen ist es bereits so, dass die Windräder regelmäßig ihre wichtigsten Betriebsdaten an eine zentrale Datenbank des Windradbetreibers senden: Diese Informationen sind nicht nur wichtig, um zu wissen, wie gut die Anlagen im jeweiligen Moment arbeiten. Verschleißteile sollen genau dann ersetzt werden, wenn es nötig ist. Das gilt zum Beispiel auch für die Filterlüfter an den Schaltschränken. Je präziser der Zeitpunkt gewählt wird, desto effektiver lassen sich somit die Wartungskosten senken.

Eine Lösungsmöglichkeit bietet Rittal durch den Einsatz von Filterlüftern mit EC-Technologie. Neben einem geringeren Stromverbrauch bieten diese die Möglichkeit mittels der standardmäßig integrierten Steuerschnittstelle den Lüfter anzusteuern, sowie die Lüfterdrehzahl und -funktion zu überwachen. Darüber hinaus lassen sich die Rittal Filterlüfter obendrein in ihrer Drehzahl regeln. Das steigert sowohl die Energieeffizienz als auch die Lebensdauer der Lüfter.

Auch bei der Kühlung der Schaltschränke ist Rittal der richtige Partner: Die aktiven Kühlgeräte aus der Blue e+ Reihe lassen sich mit einer eigenen IP-Adresse versehen. So können die Betreiber jederzeit Messwerte sämtlicher Sensoren im Kühlgerät darstellen. Mit der Software RiDiag kann entweder über USB oder über Netzwerk mit den Kühlgeräten kommuniziert werden. Kühlgeräte werden mit der Diagnose-Software ein fester Bestandteil von Industrie-4.0-Konzepten. Die Diagnose-Software optimiert den Betrieb, was zu weiteren erheblichen Einsparungen führen wird.