Windsensoren, die nicht vereisen

… oder versagen ganz. Eine neue Windsensor-Baureihe von Kriwan Industrie-Elektronik verhindert das Vereisen.

Seit den späten 1990er und frühen 2000er Jahren hat die Bedeutung von Windenergie in europäischen Ländern wie Deutschland, Spanien, Großbritannien und Dänemark sowie in Nordamerika stark zugenommen. Mitte 2000 begann auch die chinesische Regierung, Windenergie stark zu unterstützen. Heute wird die Windenergie-Branche vor allem durch einen weltweiten Trend bestimmt: Regierungen kürzen die Subventionen für die Windenergie, und infolgedessen sind die Erträge pro Kilowattstunde  stark gesunken. Als Reaktion auf diese Entwicklung werden Windparks auf dem Festland zunehmend in Höhenlagen gebaut, weil dort die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten höher sind.

Die Höhenlage macht aber auch eine bessere Produktivität bei eisigen Wetterbedingungen erforderlich. Zudem verlangen die Investoren Kostensenkungen von den Herstellern von Windkraftanlagen. Vor diesem Hintergrund hat Kriwan Industrie-Elektronik eine Baureihe von mechanischen Windsensoren entwickelt, bei der eine Vereisung durch gefrierenden Regen oder bei eisigen Wetterbedingungen – wie Raueis, Raureif oder feuchter Schnee – verhindert wird: INT10-ICEfight-Sensoren für die Messung der Windgeschwindigkeit und INT30-ICEfight-Sensoren für die Messung der Windrichtung. Die mechanischen Sensoren sind zudem kostengünstiger als die vergleichsweise teuren Ultraschall-Sensoren.

Die vereisungsfreien Windsensoren: Links der INT10-ICEfight-Sensor für die Messung der Windgeschwindigkeit und rechts der INT30-ICEfight-Sensor für die Messung der Windrichtung. KRIWAN Industrie-Elektronik

Neue Heiztechnik gegen Vereisung

Bei herkömmlichen mechanischen Windsensoren wird nur das Lager im Sensor-Gehäuse beheizt, und es wird versucht, die Wärme um den Sensor in den mechanischen Teil weiterzuverbreiten, um einen Ausfall des Sensors unter eisigen Witterungsbedingungen zu vermeiden. Speziell im beweglichen Teil des Sensors befinden sich jedoch zahlreiche nicht beheizte Stellen. Diese Beheizung ist bei Eis und gefrierendem Regen jedoch nicht ausreichend, um den Sensor ordnungsgemäß betreiben zu können, wie Thermograhiebilder zeigen.

Vergleich: Links der konventionell beheizte Windsensor, rechts der ICEfight-Sensor. Die Beheizung des Schalensterns beim ICEfight-Sensor hat eine Vereisung verhindert. Die Thermographie-Bilder zeigen ebenfalls, dass die Beheizung des Sensorlagers bei einem konventionellen Sensor (linkes Bild oben) nicht ausreicht, um den darüber angebrachten Schalenstern zu erwärmen; er wird daher blau wiedergegeben. Anders beim ICEfight-Sensor: Die roten Flächen des Schalensterns zeigen, dass seine Temperatur höher ist (über 0 °C) als bei dem konventionellen Sensor. KRIWAN Industrie-Elektronik

Um die oben beschriebenen Vereisungsprobleme herkömmlicher Windsensoren mit beheizten Lagern zu überwinden, setzt Kriwan ein völlig anderes Heizsystem ein. Die selbstregulierende Heizung ist nun in den beweglichen Teil des Sensors integriert (Schalenstern beziehungsweise  Windfahne) und erzeugt dort über eine kabellose Verbindung mit hoher Leistungsdichte (hochfrequente Induktion) die Wärme dort, wo sie am dringendsten benötigt wird. Die Heizleistung im Windsensor beträgt 120 W.

Die Auslegung der Windsensoren er-folgte gemeinsam mit Branchenexperten und Herstellern von Windkraftanlagen, um die Anlage gegen jegliche Eisbildung resistent zu machen. Mit ihrer selbstregulierenden Heizung liefern die Windsensoren zudem sehr genaue Messdaten an die Windkraftanlage, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Zudem ist die Messgenauigkeit der mechanischen Windsensoren im Vergleich zu Ultraschallsensoren über den vollständigen Messbereich sehr stabil und genau. Die Windsensoren verfügen außerdem über eine hohe EMV-Störfestigkeit, auch in Bezug auf indirekten Blitzeinschlag.

(dw)