Wechselrichter für kleine Windkraftanlagen am Beispiel des aeocon 4000/5000
Der Rückzug des Wechselrichter- Herstellers SMA wirft die Frage nach Alternativen auf.
Wechselrichter für Kleinwindkraftanlagen als zentrale Steuerungseinheit übernehmen neben Umwandlung und Netzeinspeisung weitere wichtige Funktionen. Der Rückzug des Wechselrichter- Herstellers SMA wirft die Frage nach Alternativen auf. Dazu gehört der neue Einspeiseumrichter des deutschen Herstellers SIEB & MEYER AG.
Funktionsweise und Anwendungsarten von Wind-Wechselrichtern
Windkraft-Wechselrichter müssen im Vergleich mit PV-Wechselrichtern mit einer besonders leistungsstarken Regeltechnik ausgestattet sein. Windbedingungen ändern sich aufgrund häufiger Böen und Wechsel der Windgeschwindigkeit sprunghafter, als dies bei der Solarstrahlung der Fall ist.
Die meisten Kleinwindanlagen in Europa werden in Wechselstrom-Systemen eingesetzt. Der vom Windgenerator bereitgestellte Drehstrom weist aufgrund des volatilen Windenergie-Angebots eine starke Schwankung der Frequenz und Spannung auf. Die Aufgabe des Einspeiseumrichters liegt zum einen in der Gleichrichtung des Stroms und in der Umwandlung in Wechselstrom. Zum anderen übernehmen moderne Wechselrichter Aufgaben der Steuerung der Kleinwindkraftanlage, des Energiemanagements und Sicherheitsfunktionen.
In Bezug auf technische Anforderungen müssen Einspeiseanlagen u.a. die neue Anwenderregel VDE-AR-N 4105 erfüllen. Dazu gehört die Integration einer Einrichtung zur Netzüberwachung (ENS), damit bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes der Wechselrichter automatisch abgeschaltet wird.
Die Anwendungsszenarien von Kleinwindkraftanlagen sind unterschiedlich. Viele Betreiber sehen von einer Einspeisung ins Netz des Energieversorgers ab und beabsichtigen die Verwendung der Energie nur für den Eigenverbrauch mit Einspeisung ins Hausnetz. Neben der Versorgung von am Hausnetz angeschlossenen Geräten kann der Windstrom in einer Batterie gespeichert oder für die Versorgung einer Heizpatrone im Warmwasserspeicher verwendet werden. Ziel ist ein möglichst hoher Eigenverbrauch der Windenergie.
Einspeiseumrichter aeocon der SIEB & MEYER AG
Der Rückzug des Marktführers SMA hat eine Lücke im Kleinwindkraft-Sektor hinterlassen, was das Produktangebot an Wechselrichtern angeht.
Eine Alternative aus deutscher Produktion ist der neue Einspeiseumrichter aeocon 4000 und 5000 der SIEB & MEYER AG. Das Gerät ist für die einphasige 230 V-Einspeisung optimiert und auf eine elektrische Nennleistung von 4 bzw. 5 kW ausgelegt. Der aeocon umfasst Gleichrichter, Wechselrichter und Ballastschaltung in einem Gehäuse. Ein externer Lastwiderstand kann direkt angesteuert werden.
Für die optimale und dynamische Steuerung der Windturbine bei unterschiedlichen Betriebszuständen wird das Generator-Drehzahlsignal erfasst, um zu gewährleisten, dass die Rotordrehzahl immer der programmierten Kennlinie folgt. So wird sichergestellt, dass die Kleinwindanlage bei niedrigen Windgeschwindigkeiten anläuft und bei unterschiedlichen Windverhältnissen immer der optimale Betriebspunkt angefahren wird.
Durch den weiten Eingangsspannungsbereich von 40 bis 340 V und der Regelung auf optimaler Anlagenkennlinie wird auch im Teillastbereich ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Der aeocon versorgt sich über den Generator selbst. Wenn der Windgenerator keine Leistung erzeugt, schaltet sich der aeocon automatisch ab. Strom aus dem Versorgungsnetz wird nicht verbraucht (kein Stand-by Verbrauch).
Die Schutzfunktionen des aeocon umfassen eine Ballastschaltung, die bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten und Überschreitung der zulässigen Einspeiseleistung greift. So wird der weitere Betrieb der Kleinwindkraftanlage gewährleistet. Auch bei Netzausfall kann der Windgenerator im optimalen Betriebspunkt weiter laufen. Bei Überschreiten der maximal zulässigen Eingangsspannung erfolgt ein automatisches Abbremsen der Anlage mit der zur Verfügung stehenden Ballastleistung.
Neben anwählbaren Netzparametern für die meisten Europäischen Länder ist der aeocon auch für den Betrieb im Inselnetz geeignet. Die Geräte arbeiten mit dem Insel-Wechselrichter Sunny Island des Herstellers SMA zusammen. Der aeocon reagiert auf die Anforderungens des Insel-Wechselrichters und reduziert bei Bedarf stufenlos die Leistung, um sich dem Energieangebot im Inselnetz anzupassen. Dabei wird immer die volle Leistung der Windturbine abgenommen und gegebenenfalls als Wärme an den Bremswiderstand abgeführt.
Quelle
Paju 2013