Windkraftanlagen sind eine Schlüsselkomponente für den weltweiten Übergang zu Netto-Null-Emissionen. Hier sehen wir uns die Sensortechnologie an, die ihren sicheren und effizienten Betrieb gewährleistet.
Windkraftanlagen haben eine Lebenserwartung von 25 Jahren. Sensoren spielen eine Schlüsselrolle dabei, sicherzustellen, dass die Anlagen ihre erwartete Lebensdauer erreichen. Durch die Messung von Windgeschwindigkeit, Vibration, Temperatur und mehr sorgen diese winzigen Geräte für einen sicheren und effizienten Betrieb der Windkraftanlagen.
Windkraftanlagen müssen zudem wirtschaftlich rentabel sein. Andernfalls wird ihr Einsatz als weniger praktikabel angesehen als die Nutzung anderer Formen sauberer Energie oder sogar fossiler Brennstoffe. Sensoren können Leistungsdaten liefern, die Windparkbetreiber nutzen können, um Spitzenstromproduktion zu erreichen.
Die einfachste Sensortechnologie für Windkraftanlagen erfasst Wind, Vibrationen, Verschiebungen, Temperatur und physikalische Belastungen. Die folgenden Sensoren helfen dabei, Ausgangsbedingungen festzulegen und zu erkennen, wenn die Bedingungen erheblich vom Ausgangswert abweichen.
Die Bestimmung von Windgeschwindigkeit und -richtung ist entscheidend für die Leistungsbewertung von Windparks und einzelnen Turbinen. Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Funktionalität und Langlebigkeit sind die Hauptkriterien bei der Bewertung verschiedener Windsensoren.
Die meisten modernen Windsensoren sind mechanisch oder per Ultraschall. Mechanische Anemometer verwenden eine rotierende Schale und ein Flügelrad zur Bestimmung von Geschwindigkeit und Richtung. Ultraschallsensoren senden Ultraschallimpulse von einer Seite der Sensoreinheit an einen Empfänger auf der anderen Seite. Durch Messung des empfangenen Signals werden Windgeschwindigkeit und -richtung bestimmt.
Viele Betreiber bevorzugen Ultraschall-Windsensoren, da diese nicht neu kalibriert werden müssen. Dadurch können sie auch an Orten eingesetzt werden, wo die Wartung schwierig ist.
Die Erkennung von Vibrationen und Bewegungen ist entscheidend für die Überwachung der Integrität und Leistung von Windkraftanlagen. Beschleunigungsmesser werden häufig zur Überwachung von Vibrationen in Lagern und rotierenden Komponenten eingesetzt. LiDAR-Sensoren werden häufig verwendet, um Turmvibrationen zu überwachen und Bewegungen im Zeitverlauf zu verfolgen.
In manchen Umgebungen können die zur Kraftübertragung in Turbinen verwendeten Kupferkomponenten große Hitze erzeugen und gefährliche Verbrennungen verursachen. Temperatursensoren können leitfähige Komponenten überwachen, die zu Überhitzung neigen, und Schäden durch automatische oder manuelle Fehlerbehebungsmaßnahmen verhindern.
Windkraftanlagen werden so konstruiert, gefertigt und geschmiert, dass Reibung vermieden wird. Einer der wichtigsten Bereiche zur Reibungsvermeidung ist die Antriebswelle. Dies wird vor allem durch die Einhaltung eines kritischen Abstands zwischen der Welle und den zugehörigen Lagern erreicht.
Wirbelstromsensoren werden häufig zur Überwachung des Lagerspiels eingesetzt. Verringert sich das Spiel, verringert sich die Schmierung, was zu Effizienzverlusten und Schäden an der Turbine führen kann. Wirbelstromsensoren ermitteln den Abstand zwischen einem Objekt und einem Referenzpunkt. Sie sind flüssigkeits-, druck- und temperaturbeständig und eignen sich daher ideal zur Überwachung von Lagerspielen in rauen Umgebungen.
Datenerfassung und -analyse sind für den täglichen Betrieb und die langfristige Planung von entscheidender Bedeutung. Die Anbindung von Sensoren an eine moderne Cloud-Infrastruktur ermöglicht den Zugriff auf Windparkdaten und ermöglicht eine umfassende Steuerung. Moderne Analysefunktionen können aktuelle Betriebsdaten mit historischen Daten kombinieren, um wertvolle Erkenntnisse zu liefern und automatisierte Leistungswarnungen zu generieren.
Jüngste Innovationen in der Sensortechnologie versprechen Effizienzsteigerungen, Kostensenkungen und mehr Nachhaltigkeit. Diese Fortschritte betreffen künstliche Intelligenz, Prozessautomatisierung, digitale Zwillinge und intelligente Überwachung.
Wie viele andere Prozesse hat künstliche Intelligenz die Verarbeitung von Sensordaten erheblich beschleunigt und so mehr Informationen bereitgestellt, die Effizienz verbessert und Kosten gesenkt. Die Natur der KI bringt es mit sich, dass sie mit der Zeit immer mehr Informationen liefern wird. Die Prozessautomatisierung nutzt Sensordaten, automatisierte Verarbeitung und speicherprogrammierbare Steuerungen, um Neigung, Leistungsabgabe und mehr automatisch anzupassen. Viele Start-ups setzen Cloud Computing ein, um diese Prozesse zu automatisieren und die Nutzung der Technologie zu vereinfachen. Neue Trends bei Sensordaten von Windkraftanlagen gehen über prozessbezogene Aspekte hinaus. Die von Windkraftanlagen gesammelten Daten werden nun verwendet, um digitale Zwillinge von Turbinen und anderen Windparkkomponenten zu erstellen. Digitale Zwillinge können für Simulationen und als Entscheidungshilfe verwendet werden. Diese Technologie ist von unschätzbarem Wert für die Planung von Windparks, die Turbinenkonstruktion, die Forensik, die Nachhaltigkeit und mehr. Sie ist besonders wertvoll für Forscher, Hersteller und Servicetechniker.
Veröffentlichungszeit: 26. März 2024