Virtuelle Kraftwerke bestehen aus mehreren, verschiedenen, zumeist kleineren Kraftwerkstypen. Die Kombination von Windparks, Solar-, Biogas-, Brennstoffzellen-und Geothermieanlagen oder Pumpspeicherkraftwerken ermöglicht es, eine immer gleich bleibende Leistung in das Energieversorgungsnetz einzuspeisen – praktisch entsprechend der Zuverlässigkeit eines Kohlekraftwerks. Auf dieser Basis ließe sich langfristig sogar ein vollständiger Paradigmenwechsel in der Energieversorgung umsetzen, der klimaneutral und umweltfreundlich ist. So hat in den letzen Jahren nicht nur die Nutzung der Windenergie an Bedeutung gewonnen, auch die Art der Gewinnung von Energie aus Wind hat sich entscheidend verändert. In den Anfängen gab es nur einzelne Windturbinen mit eher geringer Energieerzeugung. Mittlerweile beträgt die erzeugte Leistung einer Anlage mehrere Megawatt (MW), und an Standorten mit sehr guten Windverhältnissen installieren Anlagenbetreiber nicht mehr Einzelanlagen, sondern Windparks. In Planung und Ausführung sind bereits Parks mit über 600 Windenergieanlagen und einer Nennleistung von mehr als 750MW. Dies entspricht der Energieerzeugung eines modernen Kohlekraftwerks. Ein ausgeklügeltes System mit einer durchdachten Vernetzung Die dezentrale Topologie der Anlagen in einem virtuellen Kraftwerk erfordert außerdem ein ausgeklügeltes System mit einer durchdachten Vernetzung sowie einer intelligenten Infrastruktur zur Datenübermittlung. Jedes noch so kleine \’Rad\‘ in diesem umfangreichen Gebilde muss zuverlässig funktionieren, damit die Kraftwerke und Anlagen geringe Ausfallzeiten haben. Die Harting Technologiegruppe bietet hierfür diverse Lösungen, welche u.a. aus Ethernet-Systemkomponenten zur Vernetzung der Kommunikations- und Leittechnik bestehen. Standard-Ethernet- Switche ohne Managementfunktionen (eCon) in verschiedenen Bauformen, mit und ohne Glasfaser Schnittstellen (LWL-Interface) gehören ebenso zum Produktportfolio wie Switche, die sich über eine USB-Schnittstelle konfigurieren lassen (sCon) sowie Switche mit umfangreichen Management- und weiteren Funktionen (mCon). Dank seiner Handhabung bietet sich der sCon-Switch z.B. für den Redundanzbetrieb an. Sowohl für die Parallelredundanz als auch für die in Windpark-Netzwerken interessante Ringredundanz ist der sCon-Switch von Harting als Plug-and-Play-Lösung einsetzbar. In der Voreinstellung ist bei der Ringredundanz lediglich zwischen einem Master und einem Slave zu unterscheiden. Die Übergabe der Einstellung erfolgt über einen USB-Port. Die Arbeiten für den Serieneinsatz oder für spätere Änderungen erinnern dabei eher an den Umgang mit einem MP3-Player als an die Arbeit mit einem drögen Konfigurationsprogramm. Die Ringredundanz ist somit für eine Plug-and-Play-Anwendung zu implementieren. Die mCon-Serie bietet Managementfunktionen, um ein konvergentes Netz zu realisieren, das man von einem zentralen Punkt administrieren kann. Die Unterstützung von VLAN zur Netzwerk-Segmentierung und zum verbesserten Kommunikationsfluss sowie IGMP Snooping werden ebenso geboten wie RSTP zur Umsetzung von Redundanz. Dabei sind Konfiguration und Management der mCon-Switches entweder über SNMP-Tools, eine Netzwerkmanagementsoftware oder über das Web-Interface mit einem Internet-Browser möglich. Unterstützung von VLAN Neben Fast Ethernet sind bei der mCon-Serie auch Gigabit- und LWL-Ports erhältlich. Die Ethernet-Switche der mCon-1000-Serie entsprechen zudem der Norm IEC61850. Diese Switche sind für den Einsatz im Umfeld von Kommunikationsnetzen in Stationen der Energieverteilung und auch für den Einsatz in Windenergieanlagen geeignet. Funktionen wie die Verwendung von SFP-Modulen, Power over Ethernet (PoE) oder das Securitymanagement bieten den Anwendern zusätzliche Funktionen, um den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden. Die im Netzwerk eingesetzten aktiven Geräte gilt es selbstverständlich noch miteinander zu verbinden. Dieses geschieht entweder über ethernetspezifische Kupferleitungen oder über LWL-Leitungen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Verteilung von unterschiedlichsten Anlagen- und Prozessdaten mit steigender Komplexität der Anlagen zunimmt. Das Ziel ist es, viele Daten in kurzer Zeit sicher und zuverlässig zu übermitteln. Sicher und zuverlässig bedeutet dabei nicht nur, dass die Daten vor externen Zugriffen geschützt werden, sondern auch, dass auf physikalischer Ebene Sicherheit gewährleistet wird. Elektromagnetische Felder, die überall dort, wo elektrischer Strom fließt, entstehen, dürfen die zu übermittelnden Informationen, meist digitale Datenpakete, nicht beeinflussen oder gar verfälschen. Der Begriff der \’Elektromagnetischen Verträglichkeit\‘ (EMV) hat sich auch hier etabliert. Gerade dort, wo viel Strom fließt oder hochfrequente Ströme vorhanden sind, ist mit einer hohen elektromagnetischen Beeinflussung (EMB) zu rechnen. Aus diesem Grund ist es wichtig, die EMB an den Störquellen zu reduzieren oder idealerweise zu beseitigen. Verwendungen von Lichtwellenleitern Bei Windenergieanlagen ist daher die Verwendungen von Lichtwellenleitern zur Datenkommunikation zwischen Gondel und Turmfuß die optimale Lösung. Da die Höhe einer Windenergieanlage bis zu 160m betragen kann, kommt die Ethernetverbindung über eine Kupferleitung an ihre physikalischen Grenzen. Ohne einen Verstärker ist eine fehlerlose Übertragung über diese lange Strecke nicht zu realisieren. Hinzu kommen die mechanische Beanspruchung und die schon beschriebenen elektromagnetischen Störfaktoren. Glasfasern hingegen leiten das Licht mit sehr geringen Verlusten. Der Dämpfungswert ist dabei die physikalische Größe, die es zu beachten gilt, damit die Verbindung zuverlässig funktioniert. Neben den geeigneten Kabeln spielen auch die Verarbeitung und Konfektion eine wichtige Rolle. Die Harting Technologiegruppe kann hier auf langjährige Erfahrungen zurückgreifen und bietet auch für die besonderen Ansprüche bei Windenergieanlagen die optimale Lösung an. Feldkonfektionierbare kupferbasierte Ethernet Schnittstellen runden den Systemansatz ebenso ab wie eine Betreuung der weltweiten Kunden. Einsatz auf See und in Küstennähe Um ein zuverlässiges und konstantes Smart Grid zu bekommen, benötigt man auch äußerst zuverlässige Kraftwerke, die lange Wartungszyklen und damit verbunden kurze Stillstandszeiten bieten. Selbstverständlich sollte hier im Fehlerfall die Fehlerbehebung in möglichst kurzer Zeit erfolgen, da die Ausfallzeit den Betreiber viel Geld kostet. Damit Windenergieanlagen aber überhaupt zuverlässig laufen, ist eine hohe Qualität der eingesetzten Komponenten unabdingbar. Der herausfordernde Einsatz auf See und in Küstennähe sowie die Tatsache, dass sie ständig dem Element Wind ausgesetzt sind, erfordert somit auch einen soliden und durchdachten Aufbau der Anlagen. Eine modulare Struktur verspricht Vorteile für die Serienfertigung von Komponenten und Subsystemen. Des Weiteren wird durch die Plug-and-Play-Vorbereitung eine Vereinfachung für den Aufbau und die Instandhaltung der Anlagen ermöglicht. Bei elektrischen Schleifringen zeigen sich exemplarisch die Vorteile einer Modulbauweise mit elektrischen Steckverbindungen, da hier ein fixer Austausch im Wartungs- oder Fehlerfall möglich ist und somit die Wirtschaftlichkeit der Windenergieanlage nicht beeinträchtigt wird. Auch wenn die Hersteller der Schleifringe ständig an der Verlängerung der Lebensdauer arbeiten, so muss man dennoch den Austausch von Schleifringen einplanen. Den Austausch von Schleifringen einplanen Ein wichtiges Prinzip ist, die Belange aus dem mechanischen Aufbau einer Windenergieanlage mit den elektrotechnischen Dokumentationen wie z.B. Stromlaufplänen bis hin zu den Kabellisten abzugleichen. Die Komplexität der Aufgabenstellung lässt sich bei der Betrachtung des Spektrums der Schnittstellen erahnen. Beginnend bei den Datenleitungen zur Übertragung von Ethernet bis hin zu Powerverbindung sind verschiedene Subsysteme wie Generator, Pitchverstellung, Hydraulik, Condition Monitoring, Turmausrüstung, Antriebe, Steuerschaltanlage, Schleifring und Transformator einzubinden. Harting bietet auch hier umfangreiche Ansätze für elektrische Schnittstellen und die verschiedensten kundenspezifischen Anforderungen. Von Kabelkonfektionen bis hin zu umfangreichen Steuerungselementen wird in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden die beste Lösung erarbeitet. Außerdem werden durch diese Zusammenarbeit nicht nur kundenspezifische Produkte, sondern auch die Harting-Standardprodukte ständig verbessert. Beispielhaft hierfür sind unter anderem die beiden Steckverbinderbaureihen Han-Yellock und Han-Eco. Han-Yellock soll technisch komplexe Bauteile wie Schaltschränke entlasten und lässt sich nahezu ohne Werkzeugeinsatz zusammenbauen. Die Grundideen, die in das Produkt eingeflossen sind, sind verblüffend simpel: Die Han-Yellock-Gehäuse weisen auf der Kabelseite eine Zweiteilung auf. Die Oberflächengestaltung sowie die Anbauteile sind für raue, industrielle Anforderungen wie z.B. in der Maschinenbauindustrie, Energietechnik und im Anlagenbau ausgelegt. Bedienelemente befinden sich geschützt im Inneren des Gehäuses und bieten durch eine Blockierfunktion zusätzliche Sicherheit für die Industrieapplikation. Han-Yellock ist zudem ein eigenständiges Schnittstellenkonzept, welches keine Steckkompatibilität zu den bekannten Baugruppen Han A oder Han B aufweist. Ferner beinhaltet es neben Gehäusen mit neuen Gehäusegrößen drei unterschiedliche Kontakteinsatzsysteme: – Han-Yellock-Module für die Möglichkeit, Kontakte bzw. Potentiale zu vervielfältigen – Adapterrahmen für die Verwendung von Han-Modular-Modulen – Monoblöcke für höchste Kontaktdichten Außerdem hat Harting sein Portfolio um die Han-Eco-Serie erweitert. Dieser Steckverbinder mit Kunststoffgehäuse bietet geringes Gewicht und gesenkte Kosten bei hoher Verarbeitungsqualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit. Die Gehäuse sind aus einem Hochleistungskunststoff gefertigt, der eine Resistenz gegen Umwelteinflüsse aufweist und in Kombination mit dem Design eine hohe mechanische Robustheit sicherstellt. Durch die konsequente Verwendung des Han-Modular Systems in diesem Gehäuse ist der Han-Eco außerdem äußerst vielseitig einsetzbar. Die Baureihe Han-Modular ermöglich es dem Anwender, \’seinen\‘ Steckverbinder entsprechend der gewünschten Konfiguration aus mehr als 35 Modulen individuell zusammenzustellen. Die einzelnen Module der Baureihe Han-Modular erlauben die Integration von Kontakten unterschiedlicher Übertragungsmedien, sodass neben den elektrischen auch optische und Gase führende Leitungen verbunden werden können. Die Konfektionierung des Han-Eco-Gehäuses erfolgt schraubenlos und komplett ohne Werkzeug, auf Basis einer Verrastlösung, die man als \’click and mate\‘ bezeichnet. Halle 4, Stand B 06
Harting Stiftung & Co. KG (Holding)
