Effektive Rotorblattheizung für Windenergieanlagen – ein Überblick

Es gibt zwei Hauptansätze für Rotorblattheizungen, die von Windenergieanlagenherstellern (OEMs) entwickelt wurden:

• Warmluftheizung im Inneren des Rotorblattes
• Elektrothermische Heizelemente, die in die Blattoberfläche laminiert sind

Bei dieser Methode erzeugt eine Heizgebläse-Einheit einen Luftstrom in bestimmten Kanälen im Rotorblatt. Die heiße Luft strömt dabei an der Vorderkante vorbei, erwärmt die Blattoberfläche auf über 0 °C und taut damit die Eisschicht auf. Das gleiche Gerät kann auch als Enteisungssystem verwendet werden.

• ermöglicht den kontinuierlichen Betrieb
• verhindert Eisbildung

Diese Methode verwendet elektrothermische Heizelemente, die entweder in das Rotorblatt eingebettet oder in die Blattoberfläche laminiert sind. Diese Technologie ermöglicht nicht nur die kontinuierliche Betriebsfähigkeit, sondern verhindert auch effektiv die Bildung von Eis.

Die Betriebsstrategie der Rotorblattheizung spielt bei beiden Systemen eine wesentliche Rolle. Dies sollte berücksichtigt werden, um die Effizienz zu optimieren, Heizkosten zu senken sowie die Überhitzung und Schäden durch Überhitzung zu vermeiden.

Verschiedene OEMs* haben unterschiedliche Ansätze zur Rotorblattheizung entwickelt, um den spezifischen Anforderungen gerecht zu werden.

Die Technologie von Enercon kombiniert ein Eiserkennungssystem mit einer Heißluftzirkulation im Inneren der Rotorblätter für eine effiziente Enteisung. Die Dauer des Enteisungsprozesses hängt dabei von der Umgebungstemperatur und der Windgeschwindigkeit ab. Sobald der Prozess abgeschlossen ist, kann die Turbine mit eisfreien Rotorblättern wieder den Produktionsbetrieb aufnehmen. Durch das System kann an Standorten mit minimalem Vereisungsrisiko die Enteisung bei laufender Turbine erfolgen.

Wesentliche Merkmale**

• Energieverbrauch zwischen 46kW und 225kW
• erster Prototyp in 1996
• mehr als 3000 installierte Blattheizungen weltweit

Das System von Nordex besteht aus einem Eissensor und elektrothermischen Heizmatten (unterhalb der Blattoberfläche) an der Vorderkante jedes Rotorblatts. Die Sensoren überwachen die Umgebungsbedingungen und melden den Status an das Betriebsführungssystem der Windenergieanlage.
Treten Vereisungsbedingungen auf, bietet das System zwei verschiedene Optionen:

• Stopp der Turbine zum Schutz der strukturellen Integrität oder
• Entfernen des das angesammelten Eises über das Nordex Advanced Anti-Icing system (AAIS)

Siemens Gamesa setzt auf ein Blattheizungssystem** mit einem Eiserkennungssystem, Blattheizelementen (integriert in die Blattfläche) und einem System zur Steuerung der Enteisungsstrategie.

Siemens Windenergie Enteisungsstrategie

• Eiserkennung (durch Verschlechterung der Leistungskurve, Eiserkennungssensor oder Eisdetektor mit geringem Drehmoment) Turbine gestoppt
• die Turbine steht im Stillstand, im statischen Modus oder im Leerlauf (0-2 Rotordrehzahl)
• die Gondel dreht sich so, dass sich der Rotor im Rückenwind oder im sicheren Winkel des Rotors zu nahen Objekten befindet
• die Enteisung ist auf allen drei Flügeln aktiviert
• nach x Minuten, dreht sich die Gondel wieder in den Wind
• sobald die Turbine wieder produziert, wird die Enteisung deaktiviert

Vestas bietet verschiedene Lösungen für Standorte mit kaltem Klima. Das Vestas Anti-Icing System™ kombiniert mehrere unabhängige Heizelemente und -stufen, die – laut Vestas – auf das jeweilige Vereisungsereignis zugeschnittene Anti-Icing-Maßnahme ermöglichen.

Wesentliche Merkmale des Systems

• Individuelle Stromversorgung der Heizelemente, um eine gleichmäßige Energieverteilung dort zu gewährleisten, wo sie benötigt wird
• Kompatibel mit Vestas Ice Control (optionale Funktion des Vestas SCADA-Systems, die die Standardfunktionen für das Drehen und Anhalten der Turbine mit verschiedenen Eisschutzmaßnahmen koordiniert)

Neben den Herstellerlösungen gibt es verschiedene Anbieter, die nachrüstbare Lösungen anbieten. Nähere Details dazu finden Sie in unserem Whitepaper – Blattheizung.

Quellenverweise (sofern nicht im Text verlinkt):

**Charles Godreau (2022): Tackling Icing on Wind Turbines with Ice Protection Systems, Current State -of-the-Art and Future Research, NERGICA, IGW Wind Industry Stakeholder Meeting

*** Will heat be the winner in de-icing turbine blades? | Reuters Events | Renewables. (o. D.). Abgerufen am 20. Oktober 2022, von https://www.reutersevents.com/renewables/wind-energy-update/will-heat-be-winner-de-icing-turbine-blades & Siemens Gamesa. (o. D.). Onshore technological solutions. Abgerufen am 17. September 2022, von https://www.siemensgamesa.com/en-int/-/media/siemensgamesa/downloads/en/products-and-services/onshore/brochures/siemens-gamesa-onshore-tech-solutions-en.pdf