Welche Möglichkeiten zur Eisdetektion gibt es es?

Es gibt eine Vielzahl an Systemen zur Erkennung von Eis auf den Rotorblättern bzw. Technologien zur Vereisungserkennung.
Am häufigsten findet man:
  • Messung der Umgebungstemperatur
  • Messung der Umgebungstemperatung und er Luftfeuchtigkeit
  • Anemometer-Vergleich
  • gondelbasierte Eisdetektoren
  • Kamerasysteme
  • Eiserkennung über Änderung der Leistungskennlinie
  • Eiserkennung durch Messungen direkt an der Rotorblattoberfläche

 

Aufgrund der Messmethodik und der damit verbundenen Genauigkeit unterscheiden sich die genannten Verfahren neben den Faktoren des Ertrages der Windenergieanlage und des Verschleißes auch im Faktor Sicherheit. Daher haben sich am Markt zwei technische Lösungen etabliert: einerseits gondelbasierte Eiserkennungssysteme und Eiserkennungssysteme an Rotorblättern.

 

Gondelbasierte Systeme zur Eiserkennung

Gondelbasierte Eiserkennungssysteme ermitteln auf der Gondel, ob die Voraussetzungen für eine Vereisung der Rotorblätter gegeben sind. Hierbei gibt es unterschiedliche Ansätze:

  • Vergleich zweier Anemometer
  • Ultraschallbasierte Eisdetektion
  • Erfassung meteorologischer Daten wie u.a. Luftfeuchtigkeit

Allen Ansätzen ist gleich, dass auf der Gondel andere Strömungsverhältnisse als am Rotorblatt herrschen, da Rotorblätter in größere Höhen reichen und durch die Rotation (hohe Spitzengeschwindigkeiten) am Blatt andere Strömungsverhältnisse

 

Eiserkennung an Rotorblättern

Eiserkennung an Rotorblättern ermittelt die Vereisung durch Messung am oder im Rotorblatt. Hier unterscheidet man einerseits die direkte Messung außen am Blatt (bspw. Vollautomatischer Betrieb bei Vereisungsbedingungen mit eologix:restart) und Systeme die indirekt im Blatt messen.

 

Was ist der Unterschied zwischen gondelbasierten Eiserkennungssystemen und der direkten Messung der eologix Systeme?

Wie bereits aufgezeigt, prüfen gondelbasierte Eiserkennungssysteme beispielsweise durch den Vergleich zweier Anemometer, ultraschallbasierte Messung oder die Erfassung meteorologischer Daten, wie z. B. Luftfeuchtigkeit, ob Vereisungsbedingungen herrschen und daher die Anlage abgeschaltet werden muss.
Auf der Gondel herrschen jedoch andere Strömungsverhältnisse als auf dem Rotorblatt. Diese sind einerseits auf die Rotation der Rotorblätter, andererseits auf die veränderte Höhenlage zurückzuführen. Gerade auch durch den Trend zu immer größeren Rotormessern und steigenden Turmhöhen ist auch in Zukunft eine immer größere Auswirkung absehbar.

Aufgrund dieser Eigenschaften der Rotorblätter müssen die Sensoren entsprechend sensitiv und konservativ ausgelegt sein, um einen Ansatz von Eis sicher detektieren zu können. Dies kann jedoch dazu führen, dass die Anlage früher abgeschaltet wird, als es tatsächlich notwendig wäre. Durch die Messung auf der Gondel kann weiters nicht festgestellt werden, zu welchem Zeitpunkt die Vereisung an den Rotorblättern wieder beendet ist. Mit solchen Systemen ist daher auch kein automatischer Wiederanlauf wie bspw. mit dem eologix:restart System möglich.

De-Icing vs. Anti-Icing

Auf Deutsch spricht man von Enteisung. Auf Englisch teilt sich dieser Prozess in De-Icing, also der Entfernung von Eis und Frost, und Anti-Icing, dem generellen verhindern von Vereisung.

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Was ist der Vorteil einer Messung direkt auf der Rotorblattoberfläche?

Es gibt Systeme, die Eisdetektion und Temperaturmessung direkt auf der Blattoberfläche von Windenergieanlagen (WEA) ermöglichen. Diese Messung direkt an der Blattoberfläche ermöglicht eine exakte Detektion und benötigt keine elektrischen Leitungen im Inneren des Blatts und greift so nicht in den Aufbau einer Windenergieanlage ein, da keine Servicearbeiten im Blattinneren benötigt werden.

Durch die Messung direkt auf der Rotorblattoberfläche ist auch eine Messung an der Spitze des Rotorblattes möglich. Dies ist von Vorteil, da hier die Vereisung meist beginnt. Eiserkennungssysteme, welche indirekt im Blatt messen, können dies nicht, da für solche Systeme, aufgrund der Struktur des Blatts meist keine Zugänglichkeit gegeben ist.
Für Eiserkennungssysteme direkt auf dem Rotorblatt kann die Berechnung des Eissignals ohne Zugriff auf Betriebsdaten der Windenergieanlage erfolgen. Im Gegensatz dazu benötigen schwingungsbasierte Systeme Betriebsdaten der Windenergieanlage wie Windgeschwindigkeit, Pitchwinkel, Umdrehungszahl etc.
Durch die Verwendung von energieautarken Sensoren verursachen Eiserkennungssysteme direkt auf der Blattoberfläche keine weiteren laufenden Kosten. Des Weiteren ist eine Messung im kompletten Stillstand möglich, das bedeutet, es ist keine Anregung durch den Wind nötig, um die Blätter in Schwingung zu versetzen.

 

 

Welche Systeme gibt es am Markt und wie unterscheiden sich diese?

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