18/03/2014 - Windkraftanlagen mit geringer Leistung. Ein neuer Algorithmus kann Ihre Effizienz verbessern

Menéame

In den vergangenen Jahren entwickelt sich die Mini-Eol-Energie dramatisch. Nach Schätzungen der Weltorganisation für Windenergie (WWEA) erreicht die Entwicklung der Windkraftindustrie nicht das Niveau der Windkraft, obwohl die Prognosen optimistisch sind. Der Hauptgrund dafür ist, dass Windkraftanlagen mit geringer Leistung haben niedrige Effizienz.

Um dieses Problem anzugehen, hat die Forschungsgruppe APERT (Applied Electronics Research Team) der UPV-EHU hat einen formbaren Algorithmus entwickelt. Und die Verbesserungen bei der Kontrolle dieser Generatoren werden dazu beitragen, dass sie effizienter werden.

Die Studie wurde in der Zeitschrift Renewable Energy.

Windkraftanlagen mit geringer Leistung befinden sich in der Regel in Gebieten, in denen die Windbedingungen am schlechtesten sind. "Die derzeitigen Windkraftanlagen sind nicht formend, d.h. die Algorithmen sind nicht in der Lage, sich neuen Situationen anzupassen," erklärt er. Iñigo Kortabarria, einer der Forscher der APERT-Forschungsgruppe der UPV/EHU. "Das Ziel der Forschung bestand daher darin, einen neuen Algorithmus zu entwickeln, der den neuen Bedingungen oder den möglichen Veränderungen in der Windkraftanlage gerecht werden kann," fügt Kortabarria hinzu. Auf diese Weise konnten die Forscher die Effizienz der Windkraftanlagen steigern.

Und die Windgeschwindigkeit und die Windkraftanlage müssen direkt miteinander verbunden sein, damit der Wind wirksam wird. Das Gleiche gilt für ein Tanzpaar. Je synchroner die Tänzer sind, desto bequemer und effizienter ist der Tanz, und das ist festzustellen, weil die Energieausgaben für beide Seiten minimal sind. Mit anderen Worten, der Algorithmus definiert die Art und Weise, in der die Windkraftanlage den Änderungen entspricht. Darauf konzentrierten sich die UPV/EHU-Forscher: auf den Algorithmus, auf den Satz von Befehlen, die die Windkraftanlage zur Anpassung an die Windgeschwindigkeit erhalten wird.

"Der neue Algorithmus entspricht den Bedingungen der Umgebung und ist außerdem fester und bewegt sich nicht ohne festen Kurs. Und das Risiko, dass die Algorithmen nicht an Veränderungen angepasst werden, und im schlimmsten Fall, dass die Windkraftanlage unter sehr ungünstigen Bedingungen arbeitet, um die Effizienz der Windkraftanlage zu beeinträchtigen, besteht darin, dass sie sich nicht an die Veränderungen anpassen kann.

Effizienz als Ziel

Eines der größten Anliegen der minieolischen Industrie ist die Wirksamkeit. Es ist zu beachten, dass Windkraftanlagen mit geringer Leistung normalerweise in Gebieten installiert werden, in denen die Windbedingungen am ungünstigsten sind. Die großen Windkraftanlagen befinden sich in Gebirgsgebieten oder in der Küstenregion; die kleinen Windkraftanlagen werden jedoch an Orten mit sehr unterschiedlichen Windverhältnissen aufgestellt. Darüber hinaus verfügt die Mini-Windkraftindustrie über sehr wenig Ressourcen für die Forschung, und die aerodynamischen Eigenschaften dieser Windkraftanlagen sind oft nicht bekannt. Daher ist es schwierig, den maximalen Leistungspunkt (Maximum Power Tracking, MPPT) optimal zu verfolgen. "Es muss eine direkte Beziehung zwischen Windgeschwindigkeit und Windgeschwindigkeit bestehen, damit die Überwachung des Höchstleistungspunkts angemessen ist. Es ist wichtig, dies optimal zu tun. Andernfalls wird Energie nicht effizient erzeugt," erklärt Inigigo Kortabarria.

Die meisten der heutigen Algorithmen wurden nicht mit den Windbedingungen getestet, die in den Bereichen, in denen Windkraftanlagen mit geringer Leistung liegen, wehten. Die Forscher der UPV-EHU haben daher einen Prüfstand entwickelt und die derzeit verwendeten Algorithmen - einschließlich des neuen Algorithmus, der in dieser Untersuchung entwickelt wurde - unter den repräsentativsten Bedingungen getestet, die im Leben einer Windkraftanlage dieser Leistung gegeben werden können. "Die aktuellen Algorithmen können nicht an Veränderungen angepasst werden, und die Effizienz der Windkraftanlagen beispielsweise durch die Änderung der Winddichte wird dadurch erheblich beeinträchtigt," sagt Kortabarria.

"Die durchgeführten Versuche zeigen deutlich, dass die Eignung des neuen Algorithmus die Energieeffizienz verbessert, wenn die Windbedingungen unterschiedlich sind," erklärt Kortabarria. "Wir haben gesehen, dass der neue Algorithmus unter variablen Bedingungen, d. h. unter realen Bedingungen für eine Windkraftanlage, effizienter sein wird als die aktuellen."

Die APERT-Forschungsgruppe

Die APERT-Forschungsgruppe (Applied Electronics Research Team) bildet Professoren und Forscher im Bereich Elektroniktechnologie der Abteilung für Elektronik. Sie sind alle an der Technischen Hochschule für Ingenieurwesen in Bilbao (UPV/EHU) tätig. Sie haben zwei Hauptforschungslinien. Auf der einen Seite die Linie der rekonfigurierbaren Schaltungen und Systeme-on-Chip, auf der anderen Seite die Linie von Steuer- und Leistungskreis für Energiewandler. Diese Linie basiert auf der Nutzung von PGAFs der neuen Generation mit hoher Kapazität zur Integration digitaler Systeme in einen einzigen integrierten Schaltkreis. Darüber hinaus werden die Fortschritte bei den konkreten Bedürfnissen in den anderen Forschungsbereichen, in denen APERT tätig ist, umgesetzt. Die zweite Forschungslinie zielt auf die Entwicklung und Untersuchung des Verhaltens elektronischer Leistungssysteme ab, die bei der Erzeugung, Verarbeitung und Speicherung von Strom und deren Anwendung in erneuerbaren Energiequellen eingesetzt werden. Darüber hinaus wird diese zweite Forschungslinie durch das Partnerschaftsabkommen gefördert, das die APERT-Gruppe mit der Technologie-Forschungs- und Innovationspartnerschaft unterzeichnet hat.

Bibliographische Referenz:

I.Kortabarria, J. Andreu, I. Martinez de Freud, J. Jimenez, J.I. Geh weg, E. Eichen. A novel adaptive maximum power point tracking algorithm for small windturbines. RenewableEnergy. Vol. 63, März 2014, pag. 785-796

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148113005673

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