TECHNOLOGIE | 9 MIN ZUM LESEN

Messmethoden zur Bestimmung relativer Pitchwinkelabweichungen im Überblick

Windturbinen nutzen zur Stromerzeugung die Kraft des Windes. Das macht sie zu einer wichtigen Quelle für erneuerbare Energien weltweit, weshalb auch der effiziente Betrieb dieser komplexen Maschinen unerlässlich ist. Denn damit lässt sich die maximale Energieerzeugung und Langlebigkeit der Anlagen sicherstellen. Ein kritischer Aspekt, der ihre Leistung beeinflusst, sind der Pitchwinkelabweichungen zwischen den Rotorblättern. Die genaue Messung der Pitchwinkeldifferenzen ist entscheidend, um die Effizienz der Anlage aufrechtzuerhalten und Wartungskosten zu minimieren.

In diesem Blogbeitrag befassen wir uns mit den Vor- und Nachteilen verschiedener Messmethoden für relative Pitchwinkel bei Windkraftanlagen.

Möchten Sie mehr über die kontinuierliche, relative Pitchwinkelmessung erfahren? Buchen Sie Ihren persönlichen Demo-Termin mit unserem Sales-Team.

Jetzt Demo-Termin vereinbaren

Relative Pitchwinkelabweichungen messen.

Verschiedene Möglichkeiten zur Messung der Pitchwinkel

Es gibt verschiedene Methoden zur Bestimmung der relativen und/oder absoluten Pitchwinkel am Markt.

Am häufigsten findet man:

Sensorik direkt auf der Rotorblattoberfläche (wie eoloix:align)
Laservermessung
Fotogrammetrie
Sensorik im Inneren des Blattes

Diese technischen Methoden unterscheiden sich grundsätzlich in ihrem Ansatz und somit auch in der Genauigkeit. Welche weiteren Vor- und Nachteile sich aus den verschiedenen Ansätzen ergeben, wird nachfolgend näher beleuchtet.

Vor- und Nachteile im Überblick

Ob es sich um ein kontinuierlich überwachendes Messsystem, ein temporär eingesetztes System, ein bodengestütztes System oder ein System mit Zugang zur Windkraftanlage handelt, jedes bietet unterschiedliche Möglichkeiten zur Messung der relativen Pitchwinkel sowie Bestimmung der Pitchwinkelabweichungen und hat unterschiedliche Vor- und Nachteile

Mehr über eologix:align zur Feststellung von Pitchwinkelabweichungen Ihrer Anlage lesen Sie hier.

On Blade-Sensorsystem am Rotorblatt

Beim On Blade-Sensorsystem werden die Sensoren direkt an der Rotorblattoberfläche angebracht. Von dort aus werden die Pitchwinkeldifferenzen auf Basis von Inertialdaten gemessen. Nach der Installation wird kein manueller Eingriff vor Ort mehr benötigt.

Vorteile:

kontinuierliche Messung & automatische Warnmeldung
Ergebnisse werden kontinuierlich aktualisiert
historische Daten sind im Dashboard ersichtlich
standort- und witterungsunabhängige Messmethode
an jeder Windenergieanlage in jedem Lebenszyklus möglich
relative Pitchwinkelabweichunge werden über die Rotationsfrequenzen dargestellt
Messgenauigkeit von ±0.3°
Vergleich mit SCADA-Daten möglich

Nachteile:

höhere Anschaffungskosten

on-blade Sensor to detect pitch angle misalignments.

Laserbasierte Systeme

Laserbasierte nutzen die Lasertechnologie zur Messung von Pitchwinkelabweichungen. Während sich die Windturbine dreht, misst ein Laserstrahl die Abstände zu jeder Blattoberfläche bei bestimmten Rotorblattradien. Die Pitch-Winkelabweichungen werden durch den Vergleich der Abstandsmessungen berechnet.

Vorteile:

für verschiedene Typen von Windenergieanlagen geeignet
für periodische Kontrollen geeignet

Nachteile:

„einmalige“ Messung während eines bestimmten Betriebszustandes der Windenergieanlage
auf Messungen im Nahbereich begrenzt
witterungsabhängige Messung (nicht bei starkem Nebel, Schnee oder Eisschicht am Rotorblatt möglich)
Genauigkeit abhängig von Geometrie, Schwingungsverhalten und Windgeschwindigkeit

Fotogrammetrie

Fotogrammetrie, auch Photogrammetrie oder Bildmessung genannt, kann zur Messung der Pitchwinkelabweichungen einer Windenergieanlage eingesetzt werden. Bei dieser Messmethode werden Bilder oder Fotos der Rotorblätter aus verschiedenen Blickwinkeln angefertigt und diese anschließend analysiert.

Vorteile:

standortunabhängige Messmethode, kann auch an Waldstandorten eingesetzt werden

Nachteile:

„einmalige“ Messung während eines bestimmten Betriebszustandes der Windenergieanalge
Pitchwinkelabweichungen werden nicht über die Rotationsfrequenz dargestellt
Treffen qualitativer Aussagen wegen Ungenauigkeit schwierig
Umweltfaktoren spielen eine Rolle – die Photogrammetrie kann empfindlich auf
Umweltbedingungen wie Nebel, Regen oder schlechte Beleuchtung reagieren. Schlechtes Wetter kann die Datenerfassung und Genauigkeit beeinträchtigen.

Beispiel einer videobasierten Auswertung — Foto: morewind-engineering.de

Sensor im Rotorblattinneren/herkömmliche CMS-Systeme

Die meisten herkömmlichen CMS-Systeme, die im Inneren des Blattes installiert werden, können zur groben Detektion von Rotorunwucht genutzt werden.

Vorteile:

kontinuierliche Messung & automatische Warnmeldung
Messung mithilfe von Beschleunigungssensoren

Nachteile:

nur Indikatordetektion
benötigt nach Überschreiben der Alarm- oder Warnschwelle des CMS-Systems nachfolgend eine bodenbasierte Blattvermessung. Erst mit den Ergebnissen daraus kann eine Aussage über die Größe der relevanten Pitchwinkelfehler getroffen werden.

Die genaue Messung der relativen Pitchwinkel ist für den optimalen Betrieb einer Windenergieanlage unerlässlich. Jede Messmethode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Wahl hängt von verschiedenen Faktoren wie Budget, Anforderungen an die Genauigkeit und Umweltbedingungen ab. Während bodenbasierte Messungen für gelegentliche Überprüfungen kosteneffizient sein können, ermöglichen modernere Technologien wie die On Blade-Sensoren, die direkt an den Rotorblättern angebracht werden, eine genaue und kontinuierliche Überwachung der Rotorblätter.

Damit können Sie erste Anomalien im Betriebsverhalten frühzeitig erkennen. Zudem beugen Sie Schäden und daraus resultierenden Folgekosten vor und verlängern damit die Lebensdauer Ihrer Windenergieanlage.

Im sich ständig weiterentwickelnden Bereich der erneuerbaren Energien sollte die Wahl der Messmethode mit den Zielen der Maximierung der Energieerzeugung, der Verringerung von Ausfallzeiten und der Gewährleistung eines nachhaltigen Betriebs im Einklang stehen. Letztendlich kann eine Kombination dieser Methoden der effektivste Ansatz sein, um die optimale Leistung aufrechtzuerhalten und die Lebensdauer Ihrer Anlage zu verlängern.

Jetzt Demo-Termin vereinbaren