Wereldwijd draaien steeds meer en meer windmolens. In Duitsland was windenergie vorig jaar, met een totale capaciteit van meer dan 31.000 MW, goed voor 7,7 % van het elektriciteitsverbruik. In de toekomst moeten windturbines nog meer energie leveren. Regeltechnici aan de Universität des Saarlandes werken aan methoden om de exploitatie van windturbines te optimaliseren.
Volgens de onderzoeker moet van de stroom die windturbines momenteel produceren, zo veel mogelijk in het elektriciteitsnet worden ingebracht en mag zo weinig verloren gaan. De onderzoekers van de groep Systemtheorie und Regelungstechnik aan deze universiteit willen hiertoe de exploitatie van windturbines verbeteren, om precies te zijn uit die windmolens die de omzetting van energie bekend als een dubbel – gevoede generator te gebruiken.
Energie-omzetting
Een windturbine vangt met zijn rotors de energie van de wind, een generator zet deze kinetische energie om in elektrische energie, die kan worden ingevoerd in het elektriciteitsnet. Een omvormer zorgt ervoor dat de opgewekte spanning en frequentie aansluit op dat net. Niet alleen lage windsnelheid of afzetting op de rotorbladen vermindert de opbrengst, ook het gebruik van de turbine zelf kost energie en daarmee geld.
De energie die aan de rotorbladen wordt aageboden, verdwijnt niet 1 op 1 in het elektriciteitsnet . In alle delen van een windmolen (rotoren, mechanische overbrengingen, generator , omvormer en hulpprocessen) gaat energie verloren.
Modelleren
De taak van de onderzoekers in Saarland is om de elektrische processen die in de windturbine plaatsvinden, zo te regelen en te sturen dat dit interne energieverlies wordt geminimaliseerd en het systeem nog steeds stabiel, zonder storingen en optimaal draait. Net als in een goed team moeten alle functies worden afgestemd op de betreffende bedrijfstoestand en over de elektrische componenten worden verdeeld. Hier komt de wiskunde om de hoek kijken.
De specialiteit van de onderzoeksgroep zijn op modellen gebaseerde algoritmen voor zeer snelle en nauwkeurige regeling. De onderzoekers modelleren de individuele processen mathematisch en beschrijven de processen in niet-lineaire differentiaalvergelijkingen.
Op deze wijze kunnen de procesverlopen beter op elkaar worden afgestemd. Door geschikte wiskundige oplossingen, krachtige algoritmes en een betere coördinatie kunnen de processen efficiënter verlopen, waardoor in de turbine zelf minder energie verloren gaat. (foto: VDI Wissensforum / PRÜFTECHNIK Condition Monitoring GmbH)
