HiPE-WiND

Die Leistungselektronik der Windenergieanlage ist besonders hohen Beanspruchungen ausgesetzt; sowohl durch den Wind, als auch vonder Netzseite. Hinzu kommen Umwelteinflüsse wie beispielsweise große Temperatursprünge, hohe Luftfeuchtigkeit oder Kondensat und Wechselwirkungen der verschiedenen Systeme untereinander. Selbst innerhalb eines Windparks können daher die Belastungen, denen die Leistungselektronik in den einzelnen Anlagen ausgesetzt ist, stark voneinander abweichen. Entscheidend für ihre Lebensdauer ist die Kombination aus Umweltbeanspruchungen und elektrischen Betriebsbelastungen. Gerade bei Offshore-Windenergieanlagen ist aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit und großen Ertragsverlusten bei Anlagenstillstand eine hohe Zuverlässigkeit gefordert.

Im Projekt „HiPE-WiND“ sollen komplette Umrichtersysteme von Windenergieanlagen der 10 MW-Klasse in einer Klimakabine genau definierbaren Lasten ausgesetzt werden. Ziel ist dabei die Verlängerung ihrer Betriebsdauer sowie die Ausfallprävention. Die Projektpartner erforschen, wie sich die Umgebungsbedingungen der Stromrichter in den Innenraum der Anlage übertragen und die dort befindlichen Bauteile und Komponenten beeinträchtigen. Außerdem untersuchen sie die Auswirkungen auf die Systemlebensdauer. Die zeitlich beschleunigte Alterung der Umrichterkomponenten im Prüflabor liefert Hinweise auf Schwachstellen in der System-Hardware, die analysiert werden. Das dazu notwendige Testsystem mit allen notwendigen Lastfunktionen - anpassbar in Leistung und Betriebsspannung - zur Überprüfung von technischen Lösungen wird im Rahmen des Projektes konzipiert und in Betrieb genommen.

Dem Fraunhofer IWES kommt dabei zunächst die Aufgabe zu, Felddaten zu analysieren, mögliche Prüfszenarien zu entwickeln und die Anforderungen an einen Umrichterprüfstand zu definieren. Im weiteren Projektverlauf wird das IWES seine Erfahrungen mit dem Betrieb von Großprüfständen einbringen. Zentrale Bestandteile sind hier die Betriebsführung sowie das Sicherheitskonzept der neuen Prüfeinrichtung, sowie die Organisation des Datenmanagements und der systemübergreifende Einsatz von Messtechnik. Für die Durchführung von Hardware-in-the-loop-Tests der Umrichtersysteme werden entsprechende Schnittstellen definiert und realisiert. Nach erfolgreicher Implementierung der Testeinrichtung steht der Wissenstransfer in die Industrie auf dem Plan.