Windnachführung

Windnachführung

Alle Windenergieanlagen mit einer horizontalen Achse müssen immer nach der Windrichtung ausgerichtet werden, um durch eine senkrechte Anströmung auf die Rotorebene die Windkraft optimal nutzen zu können. Grundsätzlich wird zwischen passiven Systemen, welche die Antriebskraft zur Windrichtungsnachführung aus dem Wind generieren, und aktiven Systemen mit externer elektrischer oder hydraulischer Hilfsenergie unterschieden.

Passive Systeme - Windfahne, Flügelrosetten

Bei historischen Windmühlen wurde die Windnachführung zunächst von Hand durch den Windmüller vollzogen. Das erste automatische Windrichtungsnachführungssystem wurde Mitte des 18. Jahrhunderts entwickelt und erleichterte die Arbeit des Müllers ungemein. Von nun an wurden die Mühlen mit so genannten Flügelrosetten ausgestattet. Diese wurden so installiert, dass sich die Gondel ohne Fremdenergie nach dem Wind ausrichtete. Ein Getriebe mit einem sehr hohen Untersetzungsverhältnisse (bis zu 1:4.000) verbindet dabei Gondel und Flügelrosette. Flügelrosetten beziehungsweise Windrosen wurden auch bei kleinen stromerzeugenden Windenergieanlagen benutzt.

Eine weitere passive Möglichkeit die Anlagen nach dem Wind auszurichten sind Windnachführung durch selbstständigen Nachlauf von Leeläufern und Windfahnen für Luvläufer. Diese werden nur bei sehr kleinen Windenergieanlagen eingesetzt (bis circa zehn Metern Rotorsdurchmesser und / oder zwölf kW Nennleistung).

Für kleine Windenergieanlagen ist die Windfahne die übliche Form der passiven Windnachführung. Diese ist in Richtung der Maschinenachse hinter der Anlage montiert und dreht die Anlage bei Änderung der Windrichtung in die (ungefähre) Richtung.

Aktive Systeme

Azimutmotoren

Alle modernen Windenergieanlagen werden durch aktive Systeme mit Azimutantrieben automatisch nachgeführt. Die Windrichtungsnachführung wird durch hydraulische Motoren oder Elektromotoren gewährleistet. Die Windrichtung wird über Sensoren ermittelt und durch eine Steuerung an die Aktuatoren übermittelt.

Das Maschinenhaus wird durch bis zu acht Getriebemotoren nach dem Wind ausgerichtet. Einschaltzeiten, Dauer und Drehrichtung des Motors werden über einen Windrichtungssensor mit entsprechender Software gesteuert. Zusätzlich werden Bremsen am Turmkranz montiert, die nur bei Windrichtungsänderungen gelöst werden. Ohne diese Bremsen würden die Zahnräder bei Windschwankungen und Böen stark verschleißen.

Belastung und Drehung der Kabel

In einigen Fällen kann es vorkommen, dass sich das Maschinenhaus dabei mehrmals in dieselbe Richtung dreht. Um die Kabel im inneren der Windkraftanlage, die den Strom und die Steuersignale leiten, nicht zu sehr zu verdrehen, sollte sich das Maschinenhaus nicht öfter als 2,5 Mal in dieselbe Richtung drehen. Die Anlagensteuerung kontrolliert daher die Position des Maschinenhauses und sorgt gegebenenfalls dafür, dass sich die Gondel in die entgegengesetzte Richtung dreht. Dies wird häufig bei Schwachwind und Windstille vorgenommen. Hin und wieder kann man daher eine Anlage "Karussell fahren" sehen.



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Quelle: www.wind-energie.de/infocenter/technik/funktionsweise/windrichtungsnachfuehrung