Innovative Sensorik für \’grüne Energie\‘

Galt es bisher bei Windenergieanlagen möglichst auf Bewährtes zu setzen, um eine hohe Verfügbarkeit ohne Risiken zu erhalten, müssen im stärker werdenden Wettbewerb kostengünstige Lösungen gefunden werden. Neue Komponenten, die ebenfalls unter Kostengesichtspunkten entwickelt wurden, helfen dabei. Sick bietet durch neue Produkte Ansatzpunkte, um die Gesamtkosten zu reduzieren. Neue Ansätze zur Pitchverstellung Mit mehr als 20.000 eingebauten Geräten gehört der Multiturn-Encoder ATM60 von Sick Stegmann zu den am häufigsten eingesetzten Drehgebern für die elektrische Pitchverstellung in Windenergieanlagen. Nun folgen zwei neue Technologien. Zum Einen durch den seit der SPS/IPC/Drives 2008 verfügbaren Absolut-Encoder AFM60. Er ist der direkte Nachfolger des ATM60, diesem technologisch überlegen und dennoch günstiger und kompakter. Der Absolut-Encoder bietet eine maximale Auflösung von 30Bit und ist robust aufgebaut. Verantwortlich dafür ist die Nickelcodescheibe. Im Vergleich zu Codescheiben aus Glas ist sie bei gleicher Auflösung robuster; und im Vergleich zu Codescheiben aus Kunststoff ist sie besser auflösend und so temperaturfest, dass der AFM60 bei Umgebungstemperaturen von -20 bis 100°C eingesetzt werden kann. Die auf 30mm verbreiterte Wellenlagerung erhöht die Robustheit des AFM60 gegenüber Encodern mit geblockten Kugellagern. Der vergrößerte Lagerabstand führt auch bei hohen Betriebsdrehzahlen zu Vibrationsarmut sowie einem guten Rundlauf. Als zweite Technologie kommen immer mehr Motorfeedback-Systeme zum Einsatz, die im Zusammenspiel mit dem Antrieb neue Funktionalitäten bieten. Über die Hiperface-Schnittstelle werden die Geber z.B. vom Typ SRM64/SRM50 mit dem Regler des Antriebsherstellers bzw. direkt mit dem Pitch-Controller gekoppelt. Besonders für die Fernwartung und den Austauschfall hat die gerade auf den Markt gekommene zweite Generation ein neues Feature erhalten: Das erweiterte elektronische Typenschild. Alle relevanten Daten des Gebers sind im integrierten Speicher enthalten. Das ist im Servicefall \’Gold\‘ wert. Auch für die hydraulische Pitchverstellung gibt es aufgrund neuer Produkte neue Lösungsmöglichkeiten. So ist für die Füllstandsüberwachung der LFT mit geführter Mikrowelle die ideale Lösung. Er misst kontinuierlich den Füllstand des Hydrauliköls. Über eine Teach-In Taste können zusätzliche Schaltpunkte für die Grenzwerte gesetzt werden. Somit erhält der Anwender eine zuverlässige kontinuierliche Füllstandsmessung und Grenzstanddetektion in einem Gerät. Die Überwachung des Drucks im Hydraulikzylinder übernimmt der Druckmessumformer PBT. Er ist kompakt und dennoch robust aufgebaut. Die Membran und das Gehäuse sind aus Edelstahl 316L. Solartracking der Sonne entgegen Bei der Gewinnung von Solarenergie ist das Nachführen von Solarpanels – das so genannte Tracking – in unseren Breitengraden sinnvoll. Nach dem aktuellen Stand der Sonne ausgerichtet, ermöglicht ein Trackersystem eine um bis zu 40% höhere Energieausbeute. Aufgrund unterschiedlicher Aufbauformen und Einsatzarten von Trackersystemen sind prinzipiell mehrere Sensorlösungen einsetzbar. Einfache Positionserfassungen über einzelne Schaltpunkte werden am kostengünstigsten mit induktiven Näherungsschalter realisiert. Hierzu steht die Serie IME zur Verfügung. Die IME-Familie besitzt im Gegensatz zu diskret aufgebauten induktiven Sensoren einen digital abgeglichenen ASIC und ist dadurch präziser. Die Reproduzierbarkeit erleichtert dabei nicht nur den Einsatz der Sensoren, sondern ermöglict im Falle eines Falles einen schnellstmöglichen 1:1-Austausch eines Sensors. Wird eine genauere Positionierung gefordert, sind Drehgeber erforderlich. Je nach Aufgabe können bereits Inkremental-Encoder den Anforderungen genügen. Deren Impulse werden gezählt und ausgewertet. Soll die Position ständig als Absolutwert zur Verfügung stehen, sind Absolut-Encoder die richtige Wahl. Alle Geräte der Encoderfamilien DFS60, AFS60 und AFM60 von Sick Stegmann – sowohl Inkremental als auch Absolutwert-Encoder – haben die gleiche kompakte Bauform und können auf die entsprechende Auflösung mit dem selben Softwaretoolprogrammiert werden. Wenn Sicherheit gefordert wird Neben den Anforderungen an eine höhere Verfügbarkeit der Anlagen wächst zunehmend der Bedarf an Sicherheitskomponenten für den Schutz von Personen und Anlageteile. In Windenergieanlagen sind bereits heute mehrere Sicherheitsmodule notwendig – Tendenz steigend. Eine \’komplette\‘ und auch aufwendige Sicherheits-SPS ist dagegen meist überdimensioniert. Hierfür eignet sich optimal die kompakte Sicherheitssteuerung Flexi-Soft. Sie kann einfach an die jeweilige Hauptsteuerung oder Controllereinheit angebunden werden. Hierzu stehen die entsprechenden Anschaltungen zur Verfügung. Mit der kostenlos downloadbaren Software Flexi Soft Designer werden die sicherheitsrelevanten Funktionen per Drag&Drop logisch miteinander verknüpft. Parallel zur Konfiguration erstellt der Flexi Soft Designer das Anschlussdiagramm und erzeugt eine mehrsprachig nutzbare Dokumentation. Der Simulationsmodus ermöglicht Test und Diagnose der Konfiguration am Schreibtisch, aber auch im Onlinemodus direkt an der Anlage. Während der Inbetriebnahme ist es sogar möglich, die Ein- und Ausgänge auch ohne angeschlossenen Sensor zu aktivieren und so das Schaltverhalten zu simulieren. Über Ethernet TCP/IP (bzw. CANopen oder Profibus) ist der datentechnische Durchgriff von der überlagerten Steuerungsebene bis hin zum Flexi Soft-Controller und angeschlossener Sensorik möglich u.a. zum Download von Parametern, zu Diagnosezwecken oder zur Remote-Behebung von Fehlern. Weitere Kosteneinsparpotenziale Neben den reinen Produktkosten, die bei der Neuentwicklung von Komponenten immer stärker berücksichtigt werden, spielen Service und Support eine entscheidende Rolle. Da die Hersteller von Anlagen zur Energiegewinnung immer internationaler agieren müssen, ist ein entscheidender Punkt die weltweite Verfügbarkeit von Produkten und die Unterstützung vor Ort. Daher ist wichtig, dass Lieferanten weltweit vertreten sind und eine auf Optimierung ausgelegte Applikationsberatung durchführen können.