Nachhaltige Energien Worauf es bei Widerständen und Kondensatoren für Windkraftanlagen ankommt

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der Trend zu immer mehr Windkraftanlagen lässt auch den Bedarf an entsprechenden passiven Leistungsbauelementen steigen. Wo genau welche Komponenten benötigt werden und worauf bei ihrer Auswahl und Dimensionierung zu beachten ist, erfahren Sie in diesem Beitrag.

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Die Nutzung der Windenergie nimmt weltweit zu. 2009 betrug die installierte Kapazität von Windkraftwerken in Europa 75 GW und damit 10 GW mehr als im Vorjahr. In den USA betrug die Kapazität 35 GW und in China 25 GW, jeweils 10 bzw. 14 GW mehr als im Jahr zuvor. Weltweit wurde die installierte Windstromkapazität 2009 um 38 GW gesteigert. Damit sind derzeit weltweit etwa 100.000 Windturbinen im Einsatz und decken 2% des Gesamtenergiebedarfs. 2010 wurden weltweit 12.000 neue Windturbinen mit einer Gesamtnennleistung von 29 GW installiert.

Extreme Anforderungen und eine lange Lebensdauer

Mit der zunehmenden Nachfrage nach Windenergie wächst auch der Bedarf an Bauteilen, die die Anforderungen der herzustellenden Windturbinen erfüllen. Moderne Leistungselektronik in Windenergieanlagen stellt nicht nur extreme Anforderungen an die Komponenten, sondern muss auch eine lange Lebensdauer von etwa 20 Jahren unter rauen Umweltbedingungen erreichen; oft müssen die elektrischen Schaltungen hohen Umgebungstemperaturen und Schwingungen standhalten.

In diesem Beitrag geht es um die Funktion der „großen“ Widerstände und Kondensatoren, die in Windenergieanlagen und Stromnetzen eingesetzt werden und die entsprechenden Leistungsanforderungen. „Kleine“ Kondensatoren und Widerstände, wie sie üblicherweise in den Steuerschaltungen von Windenergieanlagen eingesetzt werden, sind nicht Gegenstand dieser Betrachtungen.

Einsatzbereiche von Widerständen in Windkraftanlagen

Widerstände werden in Windkraftanlagen für die Strombegrenzung beim Vorladen von Kondensatoren, beim Auslösen von Gleichstromstellern (Zerhackern) sowie als Crowbar- und Netzfilterwiderstände und zur Strommessung benötigt. Der Vorladewiderstand begrenzt den in den Zwischenkreis-Kondensator fließenden Einschaltstoßstrom. Hierzu muss das Gerät für eine hohe Einzelimpulsenergie und Nennspannung ausgelegt sein. Auch die Induktivität des Widerstands trägt zur Begrenzung des Einschaltstoßstroms bei, weshalb Drahtwiderstände die richtige Wahl sind. Die Impulsenergie für den Vorladewiderstand beträgt in der Regel etwa 5 J bei einer Kapazität von 10 μF und einer Gleichspannung von 690 V.

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