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Special Erneuerbare Energien

Rotative Sensorlösungen für Wind- und Solarkraftanlagen

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Solarkraft: Mit Encodern immer im optimalen Winkel zur Sonne

Der Begriff Azimut spielt nicht nur im Bereich der Windkraft eine entscheidende Rolle bei der effizienten Umwandlung natürlicher Energie in Strom, sondern auch bei Bau und Betrieb von Solarkraftwerken. Azimut bedeutet hier die jeweils aktuelle Abweichung eines Solarpanels zur Südausrichtung. Bei -90° sind die Solarzellen am Morgen nach Osten ausgerichtet; bei +90° sollten sie am Abend nach Sonnenuntergang stehen. Dieses Nachführen der Panels nach dem aktuellen Stand der Sonne ermöglicht es, dass die Sonne jeweils senkrecht auf die Solarzellen trifft. Dadurch wird ein optimaler Energieertrag erreicht, der bis zu 40 Prozent über dem festinstallierter Panels liegt. Für das Nachführen besitzen die Solarmodule sogenannte Trackersysteme, die die Ausrichtung der Photovoltaik-Kollektoren in variierenden Minutenabständen verändern. Je nach Trackersystem kommen bei der Wegmessung und Positionserfassung entweder Incremental Encoder vom Typ DKS40 oder DFS60 zum Einsatz.

DKS40: Der robuste Encoder für den Direktanbau

Untergebracht ist der DKS40, der direkt auf die Welle des Tracker-Hauptantriebes gesetzt wird und in allen gängigen Strichzahlen bis 1024 Impulsen standardmäßig verfügbar ist, in einem massivem Zink-Druckguss mit einem Durchmesser von 50 mm sowie einer Bauhöhe von 42 mm. Diese Robustheit kommt den teilweise rauen Umgebungsbedingungen in einem Solarpark ebenso entgegen wie die Mini-Disc-Technologie, die den Encoder besonders schock- und vibrationsfest macht. Das besondere Merkmal ist die sehr kleine Codescheibe, die in der Mitte der Drehachse angeordnet ist und hohe Arbeitsdrehzahlen sowie eine maximale Winkelbeschleunigungen zulässt. Als Lichtquelle dient eine Infrarot-LED, deren Lichtmenge zum Ausgleich von Alterung und Temperaturgang geregelt wird. Dadurch ist bei der Abtastung eine höchstmögliche Verfügbarkeit gewährleistet, die zusammen mit der robusten Geräteausführung für eine spezifizierte Lebensdauer von mehr 100.000 Stunden bzw. mehr als elf Jahren verantwortlich ist.

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DFS60 — wenn das Windrad auf Touren kommt

Zur Messung der Rotordrehzahlen werden in zahlreichen Windkraftanlagen programmierbare und extrem robuste Incremental-Encoder des Typs DFS60 eingesetzt. Der große Arbeitstemperaturbereich von -20°C bis +100°C – erreicht u.a. durch das Gehäuse in IP 65 sowie den Einsatz einer Codescheibe aus Metall — gehört ebenso zu den Vorteilen des Encoders wie die verbesserte Kugellagerung. Sie wurde – unter Beibehaltung des marktüblichen 60-mm-Gehäuses — der Abstand der beiden Kugellager der Welle so vergrößert, dass jetzt selbst bei maximalen Betriebsdrehzahlen eine bislang unerreichte Vibrationsfreiheit sowie ein optimaler Rundlauf erreicht werden. Dadurch werden die erfassten Geschwindigkeitswerte nicht von mechanischen Exzentrizitäts- bzw. Toleranzeffekten beeinflusst, die sich bei anderen Encodern als Ausschläge auf der Messwertkurve zeigen. Neben der Encodertechnik wurde beim DFS60 auch an die Montagefreundlichkeit gedacht: Der universelle – radial wie axial ausrichtbare – Kabelabgang des Encoders reduziert die Variantenvielfalt beim Motorenhersteller und erleichtert den Einbau bei beengten Platzverhältnissen. Der Clou: der Kabelabgang selbst ist steckbar ausgeführt, d.h. bei Bedarf können unterschiedliche Kabellängen einfachst vom Kunden konfektioniert werden.

Heiko Krebs, Leiter Produktmarketing Positioning Encoders, Sick Stegmann, Donaueschingen

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