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Mensch & Umwelt

Automatische Erkennung von Eisansatz

Verschiedene Mechanismen stehen zur Verfügung, um Eisansatz an den Rotorblättern von Windkraftanlagen automatisch zu erkennen.
Blick von oben auf eine Seilbühne an einer Windkraftanlage

Hoffentlich schwindelfrei: Monteure einer Spezialfirma reinigen von einer Seilbühne aus ein Rotorblatt. Schmutz auf den Rotorblättern mindert die Energieausbeute der Anlagen.

Interne Links:

Verschiedene Detektoren können Eis auf simple Weise erkennen

Bei Anlagen in der Nähe des Aufenthaltsbereichs von Menschen, etwa nahe vorbeiführenden Straßen oder Wegen, müssen diese Anlagen bei Gefahr von Eisbildung entweder abgeschaltet oder die Bildung von Eis muss schon im Ansatz verhindert werden.
 
Die Abschaltung der Anlagen kann entweder manuell oder automatisch erfolgen. Zur automatischen Erkennung von Eis an Anlagen an gefährdeten Standorten gibt es verschiedene Ansätze:
 
1. Eiserkennung anhand der Turmschwingung
Das Vereisen der Rotorblätter führt zu einer Unwucht des Rotors. Diese hat eine Schwingung des Turms zur Folge, die nach ihrer Feststellung durch die Turmschwingungsüberwachung zur Abschaltung der Anlage führen kann.
 
2. Mangelnder Auftrieb – reduzierte Leistung
Wie die Tragflächen eines Flugzeugs nutzen die Rotorbläter einer Windkraftanlage das physikalische Prinzip des Auftriebs. Eine ausführliche Erklärung hierzu steht unter dem nebenstehenden Link im Technik-Tutorial bereit.
 
Entsteht an der Oberfläche der Rotorblätter eine Eisschicht, so kommt es zu Verwirbelungen des Luftstroms am Rotorblatt, die einen deutlichen Abfall des Auftriebs zur Folge haben. Dadurch stimmt die Energiebilanz der Anlage nicht mehr: Die aktuelle Leistungsabgabe stimmt nicht mehr mit dem Sollwert für den aktuellen Einstellwinkel der Rotorblätter und die aktuelle Windgeschwindigkeit überein.
 
Der Abfall des Auftriebs durch Eis ist so drastisch, dass Flugzeuge durch Vereisung der Tragflächen abstürzen können. Windkraftanlagen verlieren sogar schon durch die Verschmutzung der Rotorblätter durch den „Dreck in der Luft“ an Effizienz. Es gibt deshalb Unternehmen, die auf die Reinigung von Rotorblättern an Windkraftanlagen spezialisiert sind. Eine Eisschicht verursacht somit einen so hohen Abfall der Energieausbeute, dass an der Vereisung dann keinerlei Zweifel besteht.
 
3. Zwei Windmesser im Vergleich
Ein weiterer Ansatz zur Erkennung von Eisbildung ist die Verwendung zweier sog. Anemometer (Schaufelradwindmesser), von denen einer beheizt wird und einer nicht. Misst das unbeheizte Anemometer bei niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchte eine niedrigere Windgeschwinigkeit als das beheizte, so kann von einer Vereisung der Rotorblätter ausgegangen werden.
 
4. Eisdetektoren
Bei Standorten mit erhöhtem Gefährdungspotenzial können zusätzlich Vereisungsmessfühler installiert werden. Ein entsprechendes Produkt der Firma Vestas wird beispielsweise auf dem Dach der Gondel angebracht und schaltet die Anlage bei Vereisung (oder bei Ausfall des Messfühlers) ab. Die Wiedereinschaltung ist dann nur vor Ort möglich, weil eine Sichtprüfung des Vereisungszustands durch den Betreiber Voraussetzung ist für die Wiedereinschaltung.
 
5. Beheizte Rotorblätter: als „Heckscheibenheizung“ oder als „Fön“
Sollen die Windkraftanlagen eines Standorts grundsätzlich auch bei Gefahr von Eisbildung weiterbetrieben werden können, besteht die Möglichkeit die Rotorblätter zur Verhinderung von Vereisung zu beheizen. Natürlich wird hierzu Energie benötigt, sodass der energetische Wirkungsgrad der Anlagen damit geringfügig verschlechtert wird. Im Vergleich zu den Energieverlusten in konventionellen Kraftwerken ist der Bedarf einer Flügelheizung jedoch marginal.
 
Eine Möglichkeit ist dabei, Eis durch feine Heizdrähte in der Oberfläche der Rotorblätter abzulösen. Dieses Verfahren ist allerdings nicht frei von Schwierigkeiten, weil die Heizleitungen im Falle von Blitzeinschlägen unerwünscht als Blitzableiter agieren.
 
Eine Alternative bietet die Firma Enercon für ihre Anlagen an: Hier wird Warmluft in die hohlen Rotorblätter geblasen um diese gegen Eisbildung zu beheizen. Dieses Verfahren wird auch im Windpark Hilchenbach Anwendung finden.

Eisbildung durch das Flugzeugprinzip

Ein Druckunterschied an den Rotorblättern verursacht eine Abkühlung des Luftstroms. Dies kann zur Eisbildung führen. weiter

Eisabwurf ist selten und vermeidbar

Bei bestimmten Witterungsbedingungen können die Rotorblätter vereisen. Der Abwurf dieses Eises ist mit einfachen Mitteln vermeidbar. weiter

 

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Ansprechpartner

Günter Pulte
In der Trift 41
57399 Kirchhundem
Tel: 02764/76 78
g.pulte@rothaarwind.de

Standort

Website der Stadt Hilchenbach
www.hilchenbach.de

Info

Windparkplanung
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