Frequentieregelaars staan bovenaan de statistieken over het uitvallen voor componenten in windenergiesystemen Ze veroorzaken hoge kosten en lange stilstandstijden. Een beter begrip van de oorzaken van het uitvallen is hard nodig om effectieve beschermingsmaatregelen te treffen en het rendement te verbeteren. Een consortium van exploitanten en producenten van installaties, halfgeleiders en omvormers werkt in het project ReCoWind nauw samen met partners uit onderzoek en wetenschap.
In dit onderzoek wordt data uit het veld van uiteenlopende locaties en soorten installaties geanalyseerd, worden schadeverlopen gesimuleerd en experimentele onderzoeken aan onderdelen uitgevoerd. Het project heeft een looptijd van drie jaar, de projectleiding is in handen van het Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES).
Defecte omvormers in windenergiesystemen zorgen alleen al in Duitsland voor een macro-economische schade van ongeveer 200 miljoen Euro per jaar aan reparatiekosten en opbrengstverliezen. Juist bij offshore-locaties is reparatie logistiek kostbaar en niet op korte termijn te realiseren. De vaak sterke beschadiging van de vermogensmodules bemoeilijkt bovendien verduidelijking van de complexe samenhangen tijdens de werking.
ReCoWind
De projectpartners hebben een groot belang om beter te begrijpen welke factoren defecten veroorzaken en welke processen leiden tot het uitvallen van vermogenselektronica-componenten. In het ReCoWind-project worden deze vraagstukken systematisch onderzocht. Centraal staan daarbij de kerncomponenten van de omvormers: vermogenshalfgeleidermodules, drivers en tussenkringcomponenten.
Een omvormermodule uit een windenergiesysteem (foto: Fraunhofer IWES).
Op grond van de resultaten uit vooronderzoeken wordt bijzonder de nadruk gelegd op de invloed van vocht. De informatiebasis moet worden uitgebreid met behulp van een speciale meettechniek die de partners zelf ontwikkelen en ook aan commerciële componenten onder realiteitsgetrouwe condities testen.
Doel: betere bescherming
De verbetering van de betrouwbaarheid moet bijvoorbeeld worden bereikt door een robuuster ontwerp, de ontwikkeling van methoden voor versnelde beproeving van componenten en de verbetering van de exploitatie- en onderhoudsconcepten. Experimentele testen zullen resultaten opleveren die als basis voor de ontwikkeling van schademodellen en methoden voor de berekening van de resterende levensduur dienen.
Parallel worden uitgebreide uitval- en bedrijfsdata geëvalueerd en methingen in het veld uitgevoerd, onder andere in het windpark Nordsee One met 54 installaties uit de vermogensklasse van 6 MW. De resultaten moeten uiteindelijk worden vertaald naar aanbevelingen voor ontwerp, meettechniek, exploitatie en onderhoud, die aan de branche beschikbaar worden gesteld.
Aan het project wordt deelgenomen door Bender, EnergieKontor, ForWind, Fraunhofer IWES, Infineon, Innogy, Leibniz Universität Hannover, Nordsee One, Senvion, Universität Bremen en Woodward. Het project wordt met 3 miljoen Euro gesubsidieerd door het Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).
Zes jaar geleden organiseerde VDI Wissensforum in Hamburg een symposium over het uitvallen van windturbines. Als oorzaken van uitvallen van frequentieomvormers werden toen onder meer genoemd blikseminslag, zout, condensatie, mechanische en elektrische onvolkomenheden, maar ook insecten die (op volle zee!) voor doorslag op printplaten en vermogensmodules zorgden. Destijds werd al aangedrongen op systematisch onderzoek naar structurele oplossingen.
