Maschinen-/Anlagenhersteller und -betreiber müssen alles daransetzen, den größtmöglichen Ertrag aus Windenergieanlagen und weiteren CO2-neutralen Energiequellen zu erzielen. (Quelle: Phoenix Contact)
Die Nutzung von Windenergie ist keine Erfindung aus den 1990er-Jahren, auch wenn es gefühlt so angenommen wird. Vielmehr verwendet die Menschheit die Kraft des Windes seit einigen Jahrhunderten erfolgreich. Aktuell kommt sie primär zum Einsatz, um den Energiehunger der Weltbevölkerung zu stillen und dabei den Planeten und das Klima für die Menschen lebenswert zu erhalten. Zahlreiche vorangegangene Generationen nutzten die Windenergie beispielsweise zum Betreiben von Getreidemühlen, Entwässern von Landschaften oder Transport von Gütern über die Weltmeere. Schon damals wollten die Anwender die Leistungsausbeute des Windes maximieren. Bei der Grenze zwischen der höchstmöglichen Performance und einer mechanischen Überlastung handelt es sich letztlich lediglich um einen Schwellwert.
Dieser lässt sich einerseits deutlich unter die mechanischen Grenzen legen, allerdings wird das Potenzial dann nicht vollständig ausgeschöpft. Vor allem zur Zeit der Frachtsegler galt bereits die Devise »Zeit ist Geld«. Deshalb versuchten deren Kapitäne stets die maximale Geschwindigkeit zu erreichen, ohne die Takelage und Segel zu überlasten. Das funktionierte nur durch das Reffen oder Setzen der Segel in Abhängigkeit des vorherrschenden Windes.
Digitale Werte sicherheitsgerichtet erfassen
Während sich die Kapitäne seinerzeit auf analoge Anemometer, Barometer und ihre Erfahrung verlassen haben, müssen diese Werte heute zur Prozessführung einer Windenergieanlage in digitaler Form vorliegen. Soll die Effizienz der Anlage verbessert werden, ohne mehr Stahl zu verbauen, gelangen die Experten nach einer Risikobeurteilung schnell zu der Erkenntnis, dass die erforderlichen Werte sicherheitsgerichtet zu erfassen sind. Eine Sicherheitssteuerung unterbindet anschließend das Überschreiten der technischen Grenzen. Auf diese Weise lässt sich die Wirtschaftlichkeit steigern und die Verfügbarkeit optimieren respektive die Nutzungsdauer verlängern.
Welche Signalarten müssen also erfasst werden? Hier haben sich zwei Werte besonders bewährt. Für die Temperaturmessung eignen sich speziell resistive Temperaturfühler, zum Beispiel PT100-Sensoren. Dieser Sensortyp bedingt eine auf das Messverfahren angepasste Eingangsschaltung im sicherheitsgerichteten Eingangsmodul. Als weitere Signalart kommt die sichere Aufnahme von Stromsignalen im Bereich von 4 bis 20 mA hinzu. Sie erweist sich als flexibler. Viele sicherheitsgerichtete Sensoren übertragen ihre Daten über ein solches Stromsignal. Aufgrund der Drahtbrucherkennung und des robusten Stromsignals zeigt sich dieses Vorgehen als besonders sichere Weiterleitung von Werten. Für Sensoren, die nicht die passenden Stromwerte ausgeben, sind geeignete Messumformer auf dem Markt erhältlich, die die Sensorwerte sicherheitsgerichtet in den Bereich von 4 bis 20 mA umwandeln.