Wind und Wetter trotzen Schaltschrank- und Gehäuselösungen für Windkraftanlagen

Alternative Energien zu den langsam zur Neige gehenden, klassischen Energielieferanten Öl, Kohle und Erdgas sind heute mehr denn je gefragt. Energie aus Windkraft ist eine Alternative, die derzeit mit zweistelligen Wachstumsraten aufwarten kann. Laut dem World Wind Energy Report der WWEA (World Wind Energy Association) ist der Windenergie-Markt im Jahr 2008 um 29% gewachsen. Zu Land und im Offshore-Bereich wird die Anzahl der Windenergieanlagen kontinuierlich ausgebaut. Allerdings erfordert der zuverlässige Betrieb bei zum Teil extremen Außenbedingungen hohe Qualitätsstandards bei Komponenten und Systemen. Was Windkraftanlagen schadet Die Elektrotechnik, das Herzstück der Windenergieanlagen, befindet sich in der Gondel und im Turm. Anlagen und Komponenten wie Getriebe, Haltebremse, Generator, Wärmetauscher, Hydraulikaggregat und Steuerschrank finden hier ihren Platz. In einer Höhe von zum Teil über 100m ist die Gondel in hohem Maße blitzschlaggefährdet. Außerdem ist sie besonderen mechanischen Belastungen und Schwingungen ausgesetzt. Große Temperaturschwankungen und extreme Witterungseinflüsse machen den Windenergieanlagen zu schaffen. Die großen Feinde der Elektronik und Elektrotechnik sind dabei Korrosion und Kondensatbildung. Die in den meisten Fällen räumlich beengte Gondel ist mit Geräten und Gehäusen in hoher Packungsdichte versehen. Durch die permanent steigende Leistung der Windenergieanlagen über 6MW erhöhen sich die Verlustleistungen der Elektronik innerhalb der Gondel und des Turms. Um einen möglichen Ausfall der Anlagen aufgrund von Überhitzung zu vermeiden, gilt der effizienten und sicheren Klimatisierung große Aufmerksamkeit. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Einzelkomponenten. Aufgrund der Korrosionsgefahr durch die salzhaltige Seeluft müssen Schaltschränke und Gehäuse aus Edelstahl gefertigt sein und über eine Lackierung verfügen. Zudem erfordern mechanische Belastungen und Schwingungen, dass Gehäuse versteift und schwingungsgedämpft ausgeführt sind. Um Störungen aufgrund von elektromagnetischer Strahlung möglichst gering zu halten, müssen die Gehäuse EMV-gerecht ausgelegt sein. Rahmen aus Edelstahl oder verzinktem Stahlblech sorgen dafür, dass eine hohe Ableitfähigkeit gewährleistet ist und sich drahtlose, schnelle Schutzleiterverbindungen herstellen lassen. Dabei müssen die Befestigungspunkte geprüft und zertifiziert sein. Für all diese Anforderungen hat der Systemanbieter für Gehäuse- und Schaltschranktechnik Rittal passende Lösungen – egal ob Standard oder Sonderbau, ob Indoor oder Outdoor. Platzsparend, flexibel und modular Für eine sichere \’Verpackung\‘ der Gondelelektronik unmittelbar hinter den Rotoren sind vor allem platzsparende und leicht zu integrierende Gehäuselösungen in hoher Schutzart gefragt. Rittal setzt hierbei AE-Sonder-Kompakt-Schaltschränke ein. Die Serie mit maximaler Schutzart IP66 umfasst mehr als 200 Lösungen in Edelstahl oder lackiertem Stahlblech. Neben den AE-Gehäusen sind Kunststoff-, Aluminiumguss- und Busgehäuse sowie Klemmenkästen und E-Boxen erhältlich. Für den Einsatz als Steuer- und Lastschaltschrank- oder als IT-Rack zur Netzanbindung an die Versorger setzt Rittal standardmäßig das Topschrank-System TS8 ein. Das System ist ebenfalls in Stahlblech oder Edelstahl verfügbar. Durch seinen modularen und flexiblen Aufbau ist es leicht von allen Seiten anreihbar und zugänglich. Letzteres hilft, bei Montage, Wartung und Reparatur Zeit und Kosten zu sparen und Stillstandszeiten zu reduzieren. Die Vorteile des TS8-Systems werden von den Anwendern voll ausgeschöpft. Kernstück ist das zwölffach gekantete Vertikalprofil. Aufgrund der Symmetrie erhält der Anwender zahlreiche Ausbaumöglichkeiten auf verschiedenen Montageebenen. Effiziente Klimatisierung Angesichts steigender Verlustleistungen durch immer leistungsfähigere Elektronik ist eine effiziente Kühlung für den sicheren Betrieb von Windenergieanlagen ein Muss. Hierzu setzt Rittal Luft/Wasser-Wärmetauscher oder aktive Kühlgeräte mit hermetischer Trennung von innerem und äußerem Luftkreislauf ein. Damit wird vermieden, dass aggressive, salzhaltige Seeluft in die Gehäuse eindringt. Ebenso kommen vielfach Hygrostaten und Heizungen zum Einsatz. Mit Eigenschaften wie Schutzart IP55, wahlweise lackierte Stahlblech- oder Edelstahlgehäuse und EMV-Schutz sind die Klimageräte für den Einsatz in rauer Umgebung geeignet. Da in den Umrichterschränken bei Windenergieanlagen durchweg eine hohe Packungs- und Energiedichte vorherrscht, ist oft ein \’Feintuning\‘ in Sachen System-Klimatisierung im Schaltschrank gefordert. Dafür wird das zertifizierte Rittal-Prüflabor mit Klimakammer, Rütteltest, Salzsprühtest/Korrosionstest und EMV-Prüfung in Anspruch genommen. In Sachen Schwingungsdämpfung und mechanischer Belastung nutzt Rittal seine Erfahrungen aus den Gebieten des Tunnel-, Eisenbahn- und Schiffsbaus. Was die sichere Stromverteilung in den Schaltschränken betrifft, bietet Rittal unter dem Dachnamen Ri4Power eine durchgängige Systemlösung für den einfachen und schnellen Aufbau von Niederspannungsschaltanlagen sowie den sicheren Betrieb von Maschinen und Anlagen. Ri4Power stellt auf Basis der TS8-Plattform typgeprüfte Systemtechnik zur Verfügung. Es bietet dem Anlagenbauer eine leichte Planung und Handhabung, einen schnellen Aufbau sowie eine hohe Modularität. Hoher Korrosionsschutz Für alle Anwendungen außerhalb der Windenergieanlage kann das umfangreiche Rittal CS-Outdoor Programm zum Einsatz kommen. Es reicht von Wand- und Kompaktgehäusen über Modul-, Basic- oder Toptec-Gehäuse bis zu speziellen Outdoor-Klimageräten, Wärmetauschern, Heizungen und Lüftern. Die Gehäuse und Schränke sind wiederum in Stahlblech Alu-Zink beschichtet, Aluminium oder Edelstahl lieferbar. Darüber hinaus hat Rittal einen CS Outdoor-Container als Standard-, Brandschutz- oder EMV-Container im Programm. Jeglichen Umwelteinflüssen trotzen Ob Hitze, Kälte, Feuchtigkeit oder mit Schmutz belastete Luft, die Outdoor-Gehäuse aus Aluminium können jeglichen Umwelteinflüssen trotzen. Von den Grundanforderungen wie Luftfeuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Sonneneinstrahlung bis zu extremen Umgebungsbelastungen wie Seewasserfestigkeit, Erdbebensicherheit und Vandalismusschutz hat Rittal die passende Lösung. Neu im Extremschutz-Programm ist Stahlblech verzinkt mit Zinkphosphatierung – die von der Automobilindustrie bekannte Oberflächenveredelung. Das Ergebnis ist eine erhebliche Steigerung des Korrosionsschutzes. Je nach Zielsetzung und Einsatzbedingungen kann teilweise sogar Aluminium substituiert werden. Grundlage der Zink­phos­phatierung ist feuerverzinktes Stahlblech, Z275. Mit dieser Kombination der Werkstoffauswahl wird ein hoher kathodischer Kantenschutz erzielt. Die Schutzwirkung der Verzinkung wird somit durch die Zink­phos­phatierung gesteigert. Die anschließende Pulverlackierung bietet zusätzlichen Schutz und ermöglicht eine individuelle Farbgebung. Darüber hinaus bietet Rittal Aluminium AlMg3, ein Material für alle Anforderungen im Außeneinsatz mit Eigenschaften wie z.B. geringes Gewicht und hohe statische Belastbarkeit. Offshore-Netzersatzsysteme Mit den neu entwickelten Brennstoffzellen-Systemen bietet Rittal schließlich wartungsarme Netzersatzsysteme für die Offshoretechnik an. Einsatzgebiete sind Funktionssicherung von Fluglichtern, Besteigungsanlagen, Feuerlösch- und Sicherungssysteme sowie Notbesteigungs- und Evakuierungsanlagen. Zu den Rittal-Kunden zählen alle weltweit namhaften Windenergieanlagenhersteller. (Kasten) Maßgeschneidertes Logistikkonzept für Just-in-time-Produktion Enercon und Rittal verbindet eine lange und für beide Seiten erfolgreiche Partnerschaft. Im April 2008 wurde die Produktion des 50.000. Frequenz-umrichters gefeiert, der in einen Rittal TS8-Schaltschrank eingebaut ist. Begonnen hatte die Zusammenarbeit der beiden Firmen bereits 2001. Damals wie heute liefert Rittal an Enercon TS8-Schaltschränke, in die der Windenergieanlagenhersteller Frequenzumrichter für Windenergieanlagen einbaut. Diese ermöglichen die Anpassung der Anlagen an unterschiedliche Netze, was auch international die Flexibilität erhöht. Die Produkte sind heute noch dieselben, die Art und Weise der Zusammenarbeit hat sich mit dem steigenden Auftragsvolumen jedoch grundlegend gewandelt. Zu Anfang wurden die Schränke per LKW ins Lager von Enercon geliefert, von wo sie Stück für Stück in die Fertigung gingen. Heute liefert Rittal taktgenau direkt in die laufende Fertigung. Dieser Quantensprung wurde durch ein ausgefeiltes Logistikkonzept möglich, das Rittal auf die Bedürfnisse von Enercon zugeschnitten hat: Flachteile und Gestelle werden separat just-in-time per LKW angeliefert. Von der Laderampe gelangen sie direkt in die Werkstatt, wo sie auf ein Fließband gehoben werden. An drehbaren Stationen werden die Schränke ausgebaut und fertig montiert. (Kasten Ende)