Steigerung des jährlichen Energieertrags mit digitalen RES-Lösungen

Die Herausforderung

In der Regel arbeiten Windturbinen so, dass sie ihre eigene Energieproduktion maximieren, ohne Rücksicht auf die Interaktion mit anderen Turbinen im gesamten Windpark. Außerdem verfügt jede Turbine über sehr gute Informationen über die Windströmung an ihrem Standort, aber sie teilen diese Informationen nicht mit dem gesamten Windpark, um die Produktion zu optimieren. Außerdem kann es sein, dass die Standardsteuerungsparameter einer Turbine nicht das effizienteste Verhalten auf einer standortspezifischen Basis bewirken. Diese Verhaltensweisen können zu einem suboptimalen Energieertrag eines Windparks führen.

Isoliert arbeitende Turbinen: Wenn jede Turbine unabhängig arbeitet und sich strikt nach der örtlichen Windrichtung ausrichtet, berücksichtigt sie nicht die Auswirkungen auf benachbarte Turbinen. Die von einer stromaufwärts gelegenen Turbine erzeugte Nachlaufströmung (Turbulenzen und langsamerer Wind) kann den Wirkungsgrad der nachgeschalteten Turbinen erheblich verringern. Dies kann zu einer suboptimalen Gesamtenergieerzeugung und einer erhöhten mechanischen Belastung der nachgeschalteten Turbinen führen.

Außerdem drehen sich die Turbinen auf der Grundlage von Windrichtungssignalen, die von den Instrumenten auf der Turbinengondel geliefert werden, oder sie gieren. Die Windrichtungsdaten von den Instrumenten auf der Turbine spiegeln möglicherweise nicht die genaue Windrichtung für diese Turbine wider, was zu einem Verlust an Energieerzeugung im Vergleich zum optimalen Verhalten führen kann. Außerdem kann es vorkommen, dass die Turbinen häufige Gieranpassungen vornehmen, um kurze, örtlich begrenzte Änderungen der Windrichtung auszugleichen. Dies kann zu einem erhöhten mechanischen Verschleiß der Turbinen führen, was die Wartungskosten in die Höhe treibt und die Betriebslebensdauer der Anlagen verkürzt.

Viele Turbinen, wie z. B. die von Altahullion 1, passen ihr Gieren ausschließlich an die lokalen Windbedingungen an, die von ihren eigenen Instrumenten gemessen werden, ohne die Gesamtdynamik des Windparks zu berücksichtigen. Infolgedessen erreichen sie nicht ihr volles Potenzial.

Suboptimale Steuerungsparameter: Windkraftanlagen werden mit vom Hersteller entwickelten Steuerungssystemen geliefert, die ihre Leistung optimieren sollen. Obwohl diese werkseitigen Einstellungen so konzipiert sind, dass sie unter Standardbedingungen gut funktionieren, sind sie möglicherweise nicht ideal für die einzigartigen Windbedingungen eines bestimmten Standorts oder den besonderen Zustand einer Turbine, wie etwa ihr Alter, geeignet.

Ein Schlüsselfaktor, der die Leistung erheblich beeinflusst, ist das Blattverstellverhalten. Die Blattverstellung bezieht sich auf den Winkel der Turbinenblätter im Verhältnis zur vorherrschenden Windrichtung. Durch die Anpassung der Blattverstellung kann die Turbine die maximale Menge an Windenergie einfangen. Durch die Optimierung des Anstellwinkels der Blätter kann die Turbine effizienter arbeiten und ihre Leistung maximieren. Aufgrund der dynamischen Natur der Windverhältnisse ist eine kontinuierliche und präzise Anpassung erforderlich, um einen optimalen Wirkungsgrad zu gewährleisten. Die Standard-Blattverstellung einer Turbine ist jedoch nicht unbedingt das effizienteste Verhalten für einen bestimmten Standort.

Die Lösung

RES’ Dynamic Yaw ist entscheidend für die Optimierung der Leistung und Effizienz von Windturbinen. Dabei geht es sowohl darum, dass die Turbinen den Energieertrag als Gruppe maximieren, als auch darum, dass jede Turbine bessere Informationen über den ankommenden Wind erhält. Zu den innovativen Technologien von RES Dynamic Yaw, die in Altahullion implementiert und erprobt wurden, gehören insbesondere:

• Kollektive Steuerung: Die Turbinen erhalten Informationen über die Windrichtung von benachbarten Turbinen, um besser entscheiden zu können, wann sie gieren müssen.
• Wirbelschleppen-Steuerung: Das System nutzt Techniken der Wirbelschleppensteuerung, bei denen stromaufwärts gelegene Turbinen absichtlich giert werden, um ihre Wirbelschleppen von den stromabwärts gelegenen Turbinen wegzulenken. Dadurch werden die negativen Auswirkungen der Wirbelschleppen gemildert und die Energiegewinnung und Effizienz des Windparks insgesamt verbessert.

Wir verwenden TuneUp zur Feinabstimmung der Turbinensteuerungseinstellungen. Durch die Nutzung umfangreicher Daten, die über die ursprünglichen Konstruktionserkenntnisse des Herstellers hinausgehen, können wir jetzt fortschrittliche Analysen nutzen, um die Turbinenleistung über die Werksspezifikationen hinaus fein abzustimmen.

Die Auswirkungen

Die Implementierung des Dynamic Yaw-Produkts von RES im Windpark Altahullion hat die mit der unabhängigen Giersteuerung der Turbinen verbundenen Ineffizienzen wirksam beseitigt. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologie und Echtzeitdaten hat der Windpark eine höhere Energieeffizienz, eine geringere mechanische Belastung und eine potenziell längere Lebensdauer der Turbinen erreicht, was einen bedeutenden Fortschritt im Windparkmanagement darstellt.

Zusammen mit der Einführung anderer EE-Technologien konnte Altahullion seine Leistung und Effizienz steigern. Genauer gesagt beläuft sich die endgültige Schätzung des jährlichen Energieertragsanstiegs durch die kombinierten Upgrades auf 3,4 %. Den größten Beitrag dazu leistet das TuneUp (2,1 %), gefolgt von der kollektiven Steuerung (0,7 %).