Kleinwindanlagen-Zertifizierung mit imc-Messtechnik

Wind of Change

Die Firma Directtech hat mit dem Windtracker das Rad neu erfunden. Um genauer zu sein: das Windrad. Dabei wurde das große, drehende „Rad“ durch eine neue Technologie ersetzt. Anders als die großen Anlagen mit ihren oft riesigen Rotorblättern, die sich wie ein Propeller bewegen, hat der Windtracker von Directtech vertikale Schaufeln, die sich wie ein Kreisel im Wind drehen und so Energie erzeugen.

Die neue Windenergieanlage Windtracker ist 20 Meter hoch und verfügt über eine Nennleistung von 10 Kilowatt. Bei dem Windtracker entfällt nicht nur der Schattenwurf, sondern die Vertikalturbine ist auch nahezu lautlos und sehr kompakt. Somit können die neuen Kleinturbinen überall dort stehen, wo für große Anlagen kein Platz ist: z.B. in Wohngebieten, in Gewerbeparks, bei Ladesäulen für Elektroautos oder auf schmalen Grünstreifen. Eine saubere Form der Stromerzeugung auch für Privatkunden - je nach Standort kann der Windtracker genug Strom für zwei bis sechs Haushalte erzeugen.

Vertikale Windturbine Windtracker, © Abb. Directtech

Getestet nach IEC 61400
Das weltweit erste IEC 61400-Zertifikat für eine vertikale Windturbine hat der TÜV Rheinland jüngst an die Directtech GmbH vergeben.

Im Rahmen der Zertifizierung der Windenergieanlage Windtracker wurden alle relevanten Sicherheitsanforderungen und Lasten der Windturbine geprüft. Die Vermessung und Datenanalyse der Feldmessungen wurden von der akkreditierten Firma Windtest Grevenbroich durchgeführt. Für die Messaufgaben im Rahmen der Kleinwindanlagen-Zertifizierung hat Windtest Messsysteme von der imc Meßsysteme GmbH genutzt.

Gemessen wurden in Langzeitversuchen beispielsweise meteorologische Daten (Temperaturen, atmosphärische Drücke etc.), mechanische Lasten (DMS) sowie Stromqualität und Schallemission. Die Ergebnisse sind für die Zertifizierung wichtig - als Beleg dafür, dass die Anlage die Qualitätsanforderungen für den Markt erfüllt.

Robust, verteilbar und störungs-sicher: imc CRONOSflex

Das Herzstück der Messdatenerfassung der Zertifizierungstests bildet das modular erweiterbare Messsystem imc CRONOSflex. Es besteht aus der Basiseinheit CRFX-2000 und ist durch Messverstärkermodule einfach individuell erweiterbar. Die Basiseinheit ermöglicht eine Summenabtastrate von bis zu 2000 kSamples/s.

Zudem bietet die Basiseinheit:

• Integrierte Echtzeitanalyse und Steuerfunktionalität mit imc Online FAMOS
• TCP/IP Ethernet-Schnittstelle zum Anschluss eines PCs
• Integrierter Flash-Wechselspeicher und optionale Festplatte
• Anschluss-Möglichkeit für GPS (Zeit- und Positionsinformation)
• Selbststart und Datensicherungs-Funktion bei Stromausfall

Hauptschrank mit imc CRONOSflex-Basiseinheit sowie Messmodulen und imc CANSAS

Messmodule

Die imc CRONOSflex-Serie bietet eine große Auswahl an Verstärkertypen mit bis zu 100 kS/s pro Kanal, integrierter Signalkonditionierung und Sensorversorgung. Das System unterstützt nahezu jeden Sensor. Ob analoge Signale, Inkrementalgeber, digitale Prozess-Größen oder Daten aus Feldbussystemen wie CAN, CAN FD, PROFIBUS, PROFINET – alle werden zeitsynchron durch imc CRONOSflex erfasst.

Und dank der robusten Ausführung sorgen die Messsysteme auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen mit hohen Temperaturschwankungen stets für präzise Ergebnisse.

Anlagenschrank mit Messmodulen von imc

Für die Zertifizierungsmessung kamen insbesondere die Module ISO2-8 und HV-4U zum Einsatz.

Der ISO2-8 ist ein isolierter Differenzmessverstärker mit acht galvanisch getrennten, potentialfreien Kanälen zur hochgenauen Messung von:

• Spannung und Strom (20 mA)
• Temperaturen (Thermoelemente und PT100)
• IEPE/ICP-Sensoren (mittels optionalem DSUB-Erweiterungsstecker)
  
  Verstärker-Modul ISO2-8

Besonderheiten des Verstärkers ISO2-8:

• Kanalweise isolierte, galvanisch getrennte Eingänge
• Weiter, feineinstellbarer Eingangsspannungsbereich (von ±50 mV bis ±60 V)
• Hohe Signalbandbreite bis 11 kHz
• jeder Kanal mit eigenem einstellbaren Filter (z.B. Anti-Aliasing-Filter) und simultanem A/D-Wandler
• Unterstützt imc Plug & Measure (Transducer Electronic Data Sheets (IEEE 1451))

Mit dem vierkanaligen Messverstärker HV-4U können Hochspannungen bis zu 1000 V erfasst werden.

Verstärker-Modul HV-4U

Besonderheiten des Verstärkers HV-4U:

• Erfassung von Spannungen bis zu: 600 V_eff CAT III und 1000 V_eff CAT II
• 48 kHz analoge Bandbreite (-3 dB)
• Phasen Genauigkeit besser als 1° für Messungen bis zur 50. Harmonischen bei 50/60 Hz Netzspannung
• Eingangsbereiche von ±1000 V bis 2.5 V, pro Kanal wählbar

imc CANSAS-Module im Einsatz

Für die Messungen im Tower kamen imc CANSAS-Module zum Einsatz. Die von diesen Systemen erfassten Daten wurden via CAN-Bus an die Basiseinheit im Stationsgebäude gesendet. Die komplette Messung wurde von einem Rechner im Hauptgebäude überwacht.

imc CANSAS L-CI8

Das CAN-Messmodul imc CANSAS-CI8 ist ein isolierter Differenz-Messverstärker der 8-kanalig physikalische Messgrößen analog erfasst:

• Spannung
• Strom (20 mA Sensoren)
• Thermoelemente
• PT100 (optional PT1000) Temperatur-Sensoren
• Widerstand

Besonderheiten

• Isolierte Kanäle ermöglichen die Messung in Umgebungen deren Potentialverhältnisse nicht sauber definiert sind
• Messen von Signalen auf hohem elektrischen Gleichtakt-Potential
• 440 Hz Bandbreite bei max. 1 kSps/Kanal Abtastrate
• Messbereiche und Abtastraten individuell wählbar (in 1-, 2-, 5 Schritten)
• 16 Bit Auflösung (bei interner 24 Bit Verarbeitung)
• unterstützt imc Plug & Measure TEDS (Transducer Electronic Data Sheets, IEEE 1451.4)

Datenanalyse und Auswertung der Messdaten mit imc FAMOS
Bei der Visualisierung, Auswertung und Dokumentation der Messdaten setzte Windtest auf die bewährte Datenanalyse-Software imc FAMOS.

Es wurden dabei sowohl meteorologische Daten wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Luftdruck untersucht als auch die Leistungsdaten der Anlage sowie deren Belastung.

Bsp. Darstellung von meteorologischen Daten wie Windgeschwindigkeit und Luftdruck

Bsp. Darstellung der elektrischen Leistung

Abschließend erstellte Windtest für den Kunden Directtech einen umfassenden Testbericht, der die Ergebnisse der Belastungs- und Dauertests der Anlage dokumentierte.

Bsp. Lastdaten-Auswertung

Für Produktivität bei der Auswertung sorgt die Kombination aus einfacher Bedienung und leistungsstarken Funktionen wie:

• Große Datenmengen schnell verrechnen: 64 Bit-Technologie
• Visualisierung auf Knopfdruck
• Umfassende Analysefunktionen
• Mehrseitige Reporterstellung
• Mehrschichtige Makroerstellung
• Projektverwaltung

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