Anlagenbeschreibung_Kleinwindkraft

Anlagen und Betriebsbeschreibung WESpe 5.0
Dokument Nr.: WESpe 5.0-001
Datum:
17.09.2010
Rev.:
A/ 05.10.2009
B/ 12.11.2009
C/ 10.12.2010
D/ 30.08.2011
Anlagentyp:
Rotordurchmesser:
Nennleistung:
Nabenhöhe:
Rotor:
Generator:
Getriebe:
WESpe 5.0
5,0m
5,0 kW
15,5m
4 –Blatt-Rotor, 4 x verstellbare Blätter
(Aktiv-Stall)
permanenterregter Synchron-Generator
2-stufiges Stirnradgetriebe, i=9,8
Bearbeitet/geprüft
-------------------------------------------------WES IBS GmbH
B.Eng. Stephan Kruse
-------------------------------------------------WES IBS GmbH
Dipl. Ing. Ludolf Ibs
WES IBS GmbH
Österstraße 15
25693 St. Michaelisdonn
(internet:www.wes-ibs.de)
Tel.: 04853/ 881 98 11
Fax: 04853/881 98 99
E-mail.: [email protected]
Anlagen- und Betriebsbeschreibung
WESpe 5.0
Anlagen- und Betriebsbeschreibung
WES Ibs GmbH
Technisches Konzept:
Die Windenergieanlage vom Typ WESpe 5.0 ist eine 4- Blatt Lee-Läufer Anlage mit
passiver Blattwinkelverstellung. Diese Blattwinkelverstellung arbeitet mit einer
speziell entwickelten Mechanik im Inneren der Nabe und verstellt die Rotorblätter
abhängig von der Rotordrehzahl fliehkraftabhängig ab ca. 150 1/min.
Die passive Windnachführung der Anlage wird durch die Windleitprofile an der
Gondelverkleidung, sowie durch die Konusneigung der Rotorebene und durch die
große Blattfläche erreicht.
Die Rotorleistung wird mittels zweifach gelagerter Rotorwelle und einer drehelastischen Kupplung zur Getriebe-/Generatoreinheit geführt. Bei dem Getriebe
handelt es sich um ein zweistufiges, schrägverzahntes Stirnradgetriebe mit einer
Übersetzung von i=:9,8. Die Leistungserzeugung findet in einem, direkt an das
Getriebe angeflanschten, permanenterregten Synchrongenerator statt.
Die aerodynamisch optimierte GfK-Verkleidung dient neben dem Wetterschutz in
erster Linie der Leistungssteigerung. So lässt sich in Verbindung mit dem drehzahlvariablen Betrieb und dem optimierten Rotorkonzept eine hohe Leistungsdichte für
alle Windgeschwindigkeiten erreichen.
Die Anlage wird standardmäßig mit einem zweifach abgespannten Stahlrohrturm mit
einer Höhe von 15 Metern geliefert. Zum einfachen Transport und Montage ist der
Turm in 2x6m und 1x3m Segmente unterteilt. Optional kann später auch ein
Gittermast angeboten werden.
Die Gründung kann als Beton-Kreuzfundament, mithilfe von BetonPunktfundamenten oder Stahl-Schraubfundamenten erstellt werden.
Bremssysteme
Die Anlage verfügt über zwei verschiedene Bremssysteme:
1. Generatorbremse, wird durch die Mikroprozessorschaltung angesteuert.
2. Fliehkraft-Pitch, verstellt die Rotorblätter der Anlage drehzahlabhängig, sorgt
somit für eine Leistungsregulierung und gewährleistet Überdrehzahlschutz bei
Ausfall der Steuerung oder Maschinenbruch.
In Fällen, in denen die Anlage nicht durch die Schaltung abgebremst und
zum Stillstand gebracht werden kann, besteht weiterhin die Möglichkeit,
die Anlage durch Umklappen des Mastes und somit durch „aus dem
Wind drehen“ des Rotors zum Stillstand zu bringen. Hierzu ist die
„Anweisung zum sicheren Absenken / Aufrichten der Klein – WEA“ zu beachten,
diese ist Bestandteil des Wartungshandbuches [5.0-009]; S.8.
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Anlagen- und Betriebsbeschreibung
WES Ibs GmbH
Steuerung und Regelung
Die Anlage ist mit einer speziell entwickelten Mikroprozessor-Steuerung ausgerüstet,
die es ermöglicht verschiedenste Parameter zu überwachen und auf Abweichungen
selbstständig zu reagieren.
Folgende Betriebsparameter werden überwacht:
-
Spannung (Leistung)
Frequenz (Drehzahl)
Vibration
Windgeschwindigkeit
Netz
Temperatur
Phasenfehler/ Kabeldefekt
Sollten eine oder mehrere der überwachten Parameter einen vorgegebenen
Höchstwert überschreiten, leitet die Steuerung bei Bedarf eine Bremsung ein. Darauf
folgend wird ein sanftes Abbremsen der Anlage durch eine eigens entwickelte
Mikroprozessorschaltung realisiert. Durch diese Schaltung wird das maximale
Bremsmoment sanft angefahren und somit treten beim Bremsvorgang keine schlag-/
stoßartigen Belastungen und Bremsmoment-Überhöhungen auf.
Der Normalbetrieb wird automatisch wieder aufgenommen, wenn die überwachten
Parameter wieder den vorgegebenen Werten entsprechen und weiterhin keine
kritischer Fehler innerhalb der Steuerung vorliegt.
Wartung
Die Anlage ist so konzipiert, dass für den Betreiber nur ein Mindestmaß an
Wartungsaufwand entsteht. Alle Komponenten sind mit hohen Sicherheitsfaktoren
ausgelegt und dadurch äußerst langlebig. Eine Wartung ist vom Betreiber oder vom
Herstellerservice lediglich halbjährlich durchzuführen.
Die Wartung der Anlage ist simpel, da die Anlage inklusive Mast komplett
umklappbar ist und somit alle Wartungs- und Montagearbeiten am Boden
durchgeführt werden können.
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Anlagen- und Betriebsbeschreibung
WES Ibs GmbH
Rotornabe
Rotorblatt
Kupplung
Rotorwelle
Getriebe
Generator
Maschinenträger
Prinzipskizze Aufbau: Wespe 5kW
Anlagendaten WESpe:
Windenergieanlagentyp:
Nennleistung:
Einschaltwindgeschw.:
Nennwindgeschw.:
Abschaltwindgeschw.:
WESpe 5.0
5 kW
3,5 m/s
11,0 m/s
20,0 m/s
Rotorblatt:
Rotordurchmesser:
Rotorfläche:
Rotordrehzahl:
Anstellwinkel zur Nabe:
Schnelllaufzahl:
Drehzahlregelung:
Leistungsbegrenzung:
4 x Aluminium, extrudiert, Typ CK 220
5,0 m
19,6 m2
60-155 1/min
10°
~3,8
Aktiv-Stall / Wechselrichterkurve
Aktiv-Stall
Generator- Hersteller / Typ:
Generatorbauart:
Leistungsabgabe:
Generatornennspannung:
Huebner / DSG P 112.14-10
Synchrongenerator mit Permanentmagneten
über Wechselrichter ins Netz (230V) oder Heizung
400 V
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Anlagen- und Betriebsbeschreibung
WES Ibs GmbH
Getriebe- Hersteller / Typ:
Getriebebauart:
Getriebestufen:
Getriebeübersetzung:
Getriebebau Nord / SK 32 VL F
Stirnradgetriebe / schrägverzahnt
2
i=9,8
Rotorlagerung:
2-fach durch Pendelrollenlager
Kupplung:
drehelastische Stahl-Nabenkupplung
Turm:
Turmkonstruktion:
optional:
Nabenhöhe:
Stahlrohrturm, abgespannt, klappbar
Gittermast
15,5m
Gewichte:
Turmgewicht:
Gondelgewicht:
~ 0,4 t
~ 0,3 t (inkl. Rotor)
Bremssysteme:
Primärbremse:
Sekundärbremse:
Generatorbremse, max. Bremsmoment 70 Nm
Drehzahlbegrenzung durch passive Blattverstellung
max. Drehzahl: 160 1/min
Windnachführung:
free yaw, d.h. keine aktive Windnachführung,
unterstützt durch Windleitbleche und 10°
Konusneigung der Rotorblätter
Steuerung:
Überwachung:
eigenentwickelte Mikroprozessorsteuerung
Generatortemperatur, Generatorfrequenz,
Windgeschwindigkeit, Vibration, Netz,
Überspannung, Phasenfehler
Wechselrichter:
Eingangsspannung:
Ausgangsspannung:
Fundament:
zwischen 250 und 600 Volt DC
230 Volt AC, einphasig
je nach Bodenart und Turmkonstruktion:
- Beton- Kreuzfundament
- Beton- Punktfundamente
- Stahl- Schraubfundamente
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