Baubeginn: Prüfstand für Generator-Umrichtersysteme soll Testmöglichkeiten erweitern

Im Frühjahr 2019 soll hier ein Prüfstand für sogenannte Minimalsysteme - der Einheit von schnelllaufendem Generator und Umrichtersystem - den Betrieb aufnehmen. Diese Prüfeinrichtung wird im Rahmen des BMWi-finanzierten Projektes HilGridCop gefördert, um eine beschleunigte elektrische Zertifizierungsprüfung von Windenergieanlagen zu ermöglichen - zu deutlich günstigeren Kosten als die Prüfung einer kompletten Gondel. Der neue Prüfstand und das bestehende DyNaLab nutzen ein gemeinsames virtuelles Netz, das für die erweiterte Funktionalität deutlich ausgebaut wird.

Ein Bauprojekt nahe der Bremerhavener Hafenkaje stellt besondere Anforderungen: Um auf dem Sandboden ein belastbares Schwerlastfundament mit einer 15 cm dicken Stahlplatte errichten zu können, sichern 30 Pfähle mit 15 Meter Länge die Fundamentplatte. Es wird eine Tragfähigkeit von 650 Tonnen aufweisen. Die Kosten für das Gebäude teilen sich das Fraunhofer IWES und die Muttergesellschaft.

Die darin befindliche Prüfstruktur für Energietechnikkomponenten wird aus dem BMWi-finanzierten Projekt „HilGridCop“ bestritten. Für den Test von Minimalsystemen zur Zertifizierung ausschließlich des elektrischen Systems werden hohe Drehzahlen und ein kleines Drehmoment benötigt. Die Prüfstruktur wird über eine 9 MW Antriebseinheit (max. 13MW bei Überlast) zur Nachbildung realistischer Generatormomente mit Hilfe von Hardware-in-the-Loop (HiL)-Verfahren verfügen. Durch den Einsatz detaillierter Echtzeitmodelle wird ein optimaler Datenaustausch mit der Prüfstandsteuerung ermöglicht.

Parallel zum Aufbau der Struktur wird eine Prüfmethodik entwickelt, um die elektrische Zertifizierungen von Anlagen bis zu 6-7 MW mit zwei- bis dreistufigen Getrieben künftig komplett im Labor durchführen zu können. Der Vorteil: gegenüber Tests auf dem Gondelprüfstand sparen Anlagenhersteller Zeit und Kosten – durch die Teilautomatisierung von Prozessen sowie Erleichterungen auf der logistischen Seite. „Für das Software-gestützte Testmanagement werden Ansätze aus der Automobilindustrie verwendet, um beispielsweise einheitliche Schnittstellen zum Kunden herzustellen, Testprofile aus der Testspezifikation zu erzeugen und die Testdurchführung nur noch teilweise manuell steuern zu müssen,“ erklärt Dipl.-Ing. Torben Jersch, Abteilungsleiter im Bereich Anlagen- und Systemtechnik.

Um auch den Anforderungen an die Netzintegration zukünftiger Windenergieanlagen gerecht zu werden, ist eine deutliche Erweiterung der Funktionalitäten des bestehenden virtuellen Netzes geplant, das sich das DyNaLab und der neue Prüfstand teilen werden: extrem schwache Netze sollen dann ebenso nachbildbar werden wie spezielle harmonische Störspektren.

Die ersten Nutzer des HilGridCop-Prüfstandes stehen bereits heute fest: Die Projektpartner Senvion, Nordex und Vestas werden ihre Minimalsysteme als Pioniere 2019 auf der neuen Prüfstruktur testen. Um die Ergebnisse aus den Laborversuchen abzugleichen, werden sie außerdem Betriebsdaten aus dem Feld zur Verfügung stellen. Jeder Partner erhält dann ausschließlich seine Ergebnisse zu Validierungszwecken.

Die Prüfung der Netzverträglichkeit zur Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften neuer Windenergieanlagen - oder zur Nachzertifizierung bei Änderungen oder Weiterentwicklungen bestehender Anlagentypen - erfolgt aktuell nahezu ausschließlich am Standort der Anlage im Feld. Die Zertifizierungskampagne umfasst in der Regel einen Zeitraum von bis zu zwei Jahren, um die Leistungsfähigkeit der Anlage bei allen geforderten Windverhältnissen und Netzzuständen zu überprüfen. Das Interesse der Industrie, die Zertifizierung zu einem definierten Termin abzuschließen und die Entwicklungszeit zu verkürzen, sowie reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist anhaltend stark.