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Wie Sie die Sicherheit bei Vereisung gewährleisten

Whitepaper: Optimieren Sie Ihre Anlage mit der Hilfe von Eisdetektion

Wie Sie die Sicherheit bei Vereisung (hinsichtlich Eisfall und Eiswurf) gewährleisten – Eisansatz an Rotorblättern von Windkraftanlagen hat einen entscheidenden Einfluss auf den Betrieb und Wartung. Geringerer Ertrag durch aerodynamische Unwuchten sowie die Sicherheit der Anlage und seiner Umgebung sind von zentraler Bedeutung.

Unabhängig davon, ob eine Windenergieanlage neben einer Autobahn oder in den Bergen steht, wo Skifahrer und Wanderer vorbeikommen – es sollte immer sichergestellt sein, dass Servicepersonal und alle Passanten in jeder Betriebsart der Anlage sicher sind.

Download: Whitepaper – Eisdeketion zur Optimierung Ihrer Windenergieanlage

Der zuverlässige, sichere und nutzbringende Betrieb von Windenergieanlagen erfordert den Einsatz einer Reihe von Sicherheitseinrichtungen. Um die Sicherheit für das Servicepersonal und alle Passanten zu gewährleisten, ist es üblich, ein zuverlässiges Eiserkennungssystem in die Windkraftanlage zu integrieren. Damit ist es möglich, die Windenergieanlage bei sicherheitsrelevantem Eisansatz zu stoppen und nach Erkennung des „eisfreien“ Zustands automatisch wieder zu starten.

Bewertung des Risikos durch Eiswurf von Windkraftanlagen

Es gibt viele Diskussionen über das Thema Eisbildung auf Windkraftanlagen, vor allem in der Nähe von Zivilisationsgebieten. Unter den richtigen atmosphärischen Bedingungen kann sich über einen gewissen Zeitraum Eis auf der Windenergieanlage bilden. Während die Ansammlung von Eis stark von den Wetterbedingungen abhängt, kann diese Ansammlung zu einem potenziellen Risiko führen, nämlich zu Eisfall und Eiswurf.

Minderung der Gefahr von Eiswurf

Bei der Planung des Betriebs von Windparks werden mögliche Auswirkungen derzeit gemildert durch:

Bewertung des Standorts der Windenergieanlage und Einrichtung von Sperrzonen in Abhängigkeit von der Anlagenhöhe und dem Rotorblattdurchmesser
Überwachung mit Eiserkennungssystemen, um die Anlage zu stoppen, wenn sicherheitsrelevante Eisansammlungen auf der Rotorblattfläche auftreten
(Einige Windkraftanlagen verfügen auch über eine integrierte Rotorblattheizung. Mit einer solchen Rotorblattheizung ist es möglich, das Blatt bei Eisansatz zu beheizen und so einen kontinuierlichen sicheren Betrieb der Windenergieanlage auch unter Vereisungsbedingungen zu gewährleisten).
Unterschiedliche Warnung für Passanten und Servicepersonal (z. B. Warnleuchten, Schilder, etc.)

Die geltenden Vorschriften und Richtlinien sind je nach Standort und Anlagentyp (abhängig von Nabenhöhe und Rotorblattdurchmesser) sehr unterschiedlich. Es gibt Standorte, an denen bereits vor Baubeginn ein zusätzliches System zur Eisdetektion (z. B. zusätzlich zu einem Leistungskurvenbasierten Eiserkennungssystem) vorgeschrieben ist.

Sicheres Eiserkennungssystem

Es gibt verschiedene Eiserkennungssysteme. Bei unseren Eiserkennungssystemen wird z. B. das Eis direkt an der Rotorblattoberfläche gemessen. In diesem Fall kann der Eisaufbau von Anfang an gemessen werden (bereits unter 1 mm) und kann auch in jedem Betriebsmodus gemessen werden, egal ob sich die Windenergieanlage dreht oder nicht.

Eine Studie des VGB (VGB-Forschungsprojekt 401; Auszug präsentiert auf der Winterwind 2021) hat bestätigt, dass unser Eiserkennungssystem im Vergleich zu drei anderen schwingungsbasierten Systemen das erste System ist, das Eis detektiert – somit also die früheste Eiserkennung. Dies ermöglicht höchste Sicherheit auch bei Stillstand und Trudeln der Turbine. In der folgenden Abbildung ist zu sehen, dass unser System das erste System ist, das Eis detektiert, da es direkt auf der Rotorblattfläche misst.

Weitere Unterschiede dieser Eiserkennungssysteme werden in unserem Whitepaper – Eiserkennung zur Optimierung Ihrer Windkraftanlage und dem Artikel Arten von Eiserkennungssystemen erläutert.

How to ensure safety during icing conditions

Beispiel eines Eisevents (VGB research project 401; Auszug präsentiert bei der Winterwind 2021) – Öffentlicher Report wird bald veröffentlicht (Referenz: Comparison of four blade-based ice detection systems installed on the same turbine, Paul Froidevaux, Meteotest AG, Winterwind 2021, April 20, 2021)

Absicherung gegen Eiswurf und Eisfall

Eisfall und Eiswurf von Windenergieanlagen (WEA) ist ein wichtiger Aspekt an fast allen Standorten mit Vereisungsbedingungen. Vereisungsbedingungen bringen eine Vielzahl von Risiken mit sich, darunter Leistungsverlust, Eisfall und -wurf sowie Rotorunwucht.

Das Risiko von Eisfall und Eiswurf sollte auch an Standorten mit nur wenigen Vereisungsereignissen pro Jahr bewertet werden, insbesondere dann, wenn die Anwesenheit von Personen am Standort der Windenergieanlage auch mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht ausgeschlossen werden kann (z.B. durch Wanderwege, Skigebiete, Servicepersonal etc.).

Wie eologix Systeme gegen Eisfall und Eiswurf sichern

eologix Sensorsysteme verhindern die Gefahr von Eiswurf, indem sie Eis direkt auf der Rotorblattfläche erkennen – das Produkt signalisiert bei Vereisung einen sicherheitsrelevanten Stopp. Je nach verwendetem System bieten wir auch ein automatisches Wiederanlaufsystem mit eologix:restart an, das die Turbine nach einem „Eisfrei“-Signal wieder anlaufen lässt. Mit eologix:heat bieten wir auch Maßnahmen zur Realisierung von präventiven Heizlösungen (d.h. Rotorblattheizung während des Betriebs, um eine Vereisung der Blätter überhaupt zu vermeiden).

eologix detektiert zuverlässig Eis in jeder Standortbedingung und in jedem Betriebszustand der Turbine, auch unterhalb von 3m/s im Trudelbetrieb oder im Stillstand (z.B. locked rotor state). Dies ermöglicht volle Sicherheit während des Betriebs unter Vereisungsbedingungen und Sicherheit gegen Eiswurf (z.B. durch Anhalten der Turbine) und auch Eisfall (da alle unsere Systeme Vereisung auch im Trudeln oder im Stillstand der Turbine erkennen und so z.B. das Einschalten von Warnleuchten ermöglichen können).