Automation 21.11.2008, 19:38 Uhr

Automation erschließt das volle Potenzial erneuerbarer Energien  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 21. 11. 08, kip – Technik für die optimale Nutzung von Sonne, Wind und Biomasse ist ein boomender Markt. Davon profitiert auch die Automatisierungsbranche, wie die Messe SPS/IPC/Drives zeigen wird.

Für die Automatisierung der Anlagen kommt dabei die Motion-Control-Steuerung Rexroth NYCe 4000 zum Einsatz – eine für den Solartechnik- und Halbleiterbereich optimierte Steuerung. „Die Automatisierung von Produktionslinien ist wegen des hohen Innovationsgrads und Wachstums der Branche schwierig. Anlagen können selten über Jahre hinweg auf demselben technischen Stand arbeiten“, erläuterte Tragl. „Die eingesetzten Transport- und Handlingsysteme müssen deshalb so flexibel sein, dass Arbeitsstationen leicht ergänzt oder ausgetauscht werden können.“

Auch bei der Umwandlung von Pflanzenresten in Diesel-Treibstoffe in einer mobile Raffinerie von MME Technology AG aus dem ostwestfälischen Kirchlengern kommt aktuelle Antriebstechnik zum Einsatz. Herzstück ist ein Reaktor, der mittels der so genannten Direktverflüssigung organischer Substanzen im Prinzip den Vorgang der Erdölentstehung kopiert – allerdings bedeutend schneller. Die Verölungsanlage muss äußerst präzise gesteuert und überwacht werden. Die eingesetzten IndraDrive M steuern sämtliche Antriebskomponenten der Anlage, etwa Pumpen, die das Thermoöl durch das System schleusen, und ebenso die Extruder, die den meist schon gemahlenen Ausgangsstoff zunächst verdichten und dann dem Reaktor zuführen, sowie mehrere Mischer und Zentrifugen. Weitere vier Frequenzumrichter aus der Modellreihe IndraDrive Fc ergänzen das System und treiben den Separator an, der in einem letzten Arbeitsschritt das gewonnene Benzin von Schwebstoffen reinigt.

„Die kompakte Bauweise der IndraDrive-Modelle ist konkurrenzlos und für uns eminent wichtig“, sagte MME-Vorstand Eckhardt Siekmann. Tatsächlich kommt es beim Bau der Anlage auf Zentimeter an: „Wir hatten die Idee einer transportablen Einheit, die wir dort einsetzen können, wo Biomasse anfällt“, so Siekmann. Dies ist nun dank Kompakt-Automatiesirung gelungen: Die Gesamtanlage umfasst nur drei 40- Fuß-Container. So genügen also schon drei Lastwagen, um die komplette Kleinraffinerie an den gewünschten Standort zu transportieren.

Auch Aussteller Bachmann Electronic setzt mit seinen auf der SPS/IPC/Drive gezeigten Produkten auf die Nutzung erneuerbarer Energieressourcen: Das M1-Steuerungssystem fungiert als Herzstück zur Automatisierung und Überwachung von Windkraftanlagen und Windparks. Der Trend hin zu Windenergieanlagen mit immer höherer Leistung verlangte nach weiterer Optimierung, die sich in der M1-Technik niederschlägt, die auch die außerordentlichen thermischen und mechanischen Belastungen verträgt. Pitch-geregelte (Einstellwinkel der Rotorblätter) Windkraftanlagen, welche die Anforderungen nach einer genaueren und kontrollierten Leistungsabgabe in praktisch allen Wind- und Anlagenkonstellationen erfüllen, erfordern relativ komplexe, aktive Regelungssysteme, welche eine einfache speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) heute nicht mehr abbilden kann, heißt es dazu bei Bachmann.

Hightech-Automatisierung spielt auch beim ersten deutschen Offshore-Windpark „Alpha Ventus“ mit seinen neuen 5-MW-Multibrid-Windrädern eine wesentliche Rolle. Das Konzept von Multibrid ist ambitioniert: Im Gegensatz zu vielen anderen Windenergieanlagenherstellern setzt Multibrid auf einen Permanentmagnet-Synchrongenerator. Das sehr verschleißarme Konzept bringt insbesondere beim Einsatz auf dem Meer entscheidende Vorteile. Automatisierungs-Hardware dazu stammt vom Messe-Aussteller Beckhoff.

Da die Soft-SPS TwinCAT auf dem MS-Windows-Standard basiert, erleichtert das die Bedienerführung. Die Überwachung der Anlage geschieht per Glasfaserkabel in Echtzeit über das Internet-Protokoll. „Mit unserer PC- und EtherCAT-basierten Steuerungstechnik verfügen wir über eine durchgängige Lösung von der Pitch-Regelung, der Betriebsführung für Turm und Gondel, über die Parkvernetzung bis zur Leitwarte, die sich weltweit bewährt hat“, so Robert Müller, Branchenmanager für Windkraftanlagen bei Beckhoff.

Eine Besonderheit der Nordsee-Windanlage ist die Simulation, die das Multibrid-Team in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) der Universität Kassel entwickelt hat: Das Verfahren ermöglicht die Simulation der Anlagenzustände und des Datenaustausches über TwinCAT in Echtzeit. Durch präzise Simulation der komplexen Umwelteinflüsse, die auf eine Windenergieanlage einwirken – unter Einschluss aller möglichen Störfälle und Störfallkomplexe, mit denen gerechnet werden muss – wurde der Prototyp bereits getestet (Hardware in the Loop). „Wir haben in der Simulation alle Schnittstellen der Anlage eins zu eins abgebildet“, erläutert Projektleiter Bernd Zickert.

Auch in Fernost sehen die Beckhoff-Spezialisten einen großen Markt für ihre Windpark-Automatisierung: Die vom chinesischen Unternehmen Goldwind gebauten „Olympiamühlen“ sind mit Beckhoff-Steuerungstechnik ausgerüstet. Ebenso wie das Leit- und Automatisierungssystem für die kürzlich eröffnete Guanting Wind Farm der Mingyang Electric Group im äußersten Süden Chinas.

Klimatisch war die Lage am Südchinesischen Meer, etwas nördlich des 20. Breitengrades, eine Herausforderung: „Die Steuerung musste auf solche Extrembedingungen angepasst werden“, erläuterte Windkraftexperte Robert Müller und fuhr fort: „Sie muss sehr schnell reagieren, die Notfallsysteme müssen redundant angelegt sein und der Sicherheitsstandard für Mensch und Anlage erfordert höchstes Niveau.“ E. LANGE/KIP

Einfache SPS reicht nicht mehr aus bei immer komplexeren Regelsystemen

Von E. Lange/Dietmar Kippels
Von E. Lange/Dietmar Kippels

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