Steuerung von Offshore-Windparks Das integrierte Leitsystem für alpha ventus

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1 Steuerung von Offshore-Windparks Das integrierte Leitsystem für alpha ventus Menschen beraten Menschen beraten BTC zeigt Wege auf - Sie entscheiden BTC zeigt Wege auf - Sie entscheiden

2 Hintergrund alpha ventus 2 p ist der Name des ersten deutschen Offshore-Windparks p ist ein gemeinsames Forschungsprojekt von E.ON, EWE und Vattenfall (zusammengeschlossen zur Konsortialgesellschaft DOTI) p soll dazu dienen, grundlegende Erfahrungen im Hinblick auf eine zukünftige kommerzielle Nutzung von Offshore-Windparks zu sammeln p liegt 45 km vor der Insel Borkum in einer Wassertiefe von 30 m p umfasst in der Endausbaustufe 12 WEA mit je 5 MW Nennleistung 6 x Multibrid M x REpower 5M p soll im Frühjahr 2009 mit den ersten Anlagen produktiv gehen

3 alpha ventus: Pressemeldung Ende Sept Quelle: DOTI

4 Windenergieanlage Multibrid M p Hersteller: Multibrid Typ: M5000 p Produktionsstandort Bremerhaven p Bisher stehen nur wenige Anlagen an Land p Technische Daten: Leistung: 5 MW Durchmesser: 116 m Masse: Nabe 60,1 t Rotorblatt 16,5 t, Gondel 199,3 t Bilder: Multibrid

5 Windenergieanlage REpower 5M 5 p Hersteller: REpower Typ: 5M p Produktionsstandort Bremerhaven p Bereits mehrfach eingesetzt (auch Offshore; siehe Bilder) p Technische Daten: Leistung: 5 MW Durchmesser: 126 m Nabenhöhe Offshore 90 m, Onshore 117 m Bilder: REpower

6 alpha ventus: Lageplan 6 Quelle: DOTI

7 alpha ventus: Standort 7 Quelle: DOTI

8 Übersicht Offshore-Windparks Nordsee Deutschland 8 alpha ventus

9 Geplante Umsetzung von Offshore-WPs in Europa 9

10 Geplante Kapazitäten vs. Herstellerkapazitäten 10

11 Charakterisierung der Branche 11 Finanzierer (Investoren) Versicherer Hintergrundbild: BARD Projektierer (Entwickler) Hersteller: WEA, Fundamente, Seekabel, UW Logistiker & Errichter Offshore Windenergie Branche Zertifizierer Netzbetreiber Betreiber (Verwaltung, Betriebsführung, Wartung)

12 Aufgaben beim Betrieb von Offshore-Windparks Kaufmännische Betriebsführung 12 << 1st Level >> Windpark- Leitwarte Technische Betriebsführung Netzführung, Kraftwerkssteuerung Offshore Windpark << 2nd Level >> Wartungsingenieur << ÜNB >> Netz- Leitwarte Betriebsleiter Windpark Online-Überwachung und Steuerung Technisches- und Ertragscontrolling Kaufm. Verwaltung / Beschaffung << 2nd Level >> Wartungspersonal Ressourcenplanung und -steuerung Investor Hintergrundbild: BARD

13 Aufgaben des Windpark-Betreibers 13 Richtlinien und Rahmenbedingungen Online- Überwachung und Steuerung Technisches und Ertragscontrolling Ressourcenplanung und -steuerung Fernüberwachung / 24h-Leitstand WEA-Überwachung und WEA-Steuerung Netzüberwachung und Netzsteuerung Überwachung und Steuerung des Netzanschlusspunkts Unterstützung des Notbetriebs Inbetriebnahmeprüfung / Testbetrieb Regelm. Inspektionen (Anlage, Rotorblatt) Zustandsdokumentation Ertrags- und Verfügbarkeitsanalysen Fehleranalyse (FMEA) Störungsbehebung und -management Offshore-Logistik Wartungs- und Reparaturkontrolle Wartungs- und Reparaturmanagement Lebenslaufdokumentation (Logbuch) und Teiledatenbank Ständige Gewährleistung der Sicherheit und Leichtigkeit des Verkehrs Schutz der maritimen Umwelt / Emissionsminimierung Schutz- und Sicherheitsmanagement Überwachung der Nebenaggregate, z.b. Notstrom, Feuerlöschanlage Condition Monitoring Performance- Evaluation Auftragsvergabe Rechnungskontrolle Abfallwirtschaftsmanagement Quelle: Deutsche WindGuard, BTC

14 alpha ventus: Besondere Herausforderungen p Gemischter Windpark mit Anlagen zweier Hersteller 14 p Der Windpark als Kraftwerk Windparkregelung mit Anlagen zweier Hersteller p Notbetrieb des Parks bei Ausfall des Verbindungskabels p Echtzeit-Überwachung und -Steuerung für alle Betriebsmittel (WEA, UW, Schaltanlagen, Plattform) p Erstmalige Erprobung neuer Kommunikationsstandards in Zusammenarbeit mit den WEA-Herstellern (IEC ) p Unbemannte Plattform

15 Betriebsüberwachung von Windparks gestern heute morgen 15 Einzelanlagen Homogene Windparks Gemischte Offshore-Parks keine Remote- Schnittstellen proprietäre Schnittstellen standardisierte Schnittstellen Vor-Ort- Einsatz Modemverbindung IP-Netze IEC Bilder: Repower Vor-Ort- Überwachung Individuelle Auswertung Hersteller SCADA Integriertes Leit- und Managementsystem

16 Auftrag der DOTI für ein alpha ventus-leitsystem p Entwicklung eines integrierten Leit- und Managementsystems zum Betrieb von alpha ventus 16 p Entwicklung eines umfassenden Sensordatenarchivs für die ökologische Begleitforschung p Integration in die bestehende Systemlandschaft p Beauftragung der BTC AG im Herbst 2007 p Partner: OFFIS e.v., Deutsche WindGuard GmbH

17 Ansatz: Integriertes Leit- und Managementsystem Online- Überwachung und Steuerung Technischesund Ertragscontrolling Ressourcenplanung und -steuerung Ökologische Begleitforschung 17 Nutzerspezif. Anwendungen Control Room Cockpit Manager Wind Farm Research Network Archives Backend Systeme Control System Performance Management Resource Planning Wind Farm Research Network Archive Infrastructure Datenbasis Process Database and Life Cycle Record Wind Farm Research Sensors Prozessdaten und Lebensakte Forschungsdaten

18 Systemaufteilung auf die Standorte 6 x M x 5M Offshore Onshore 18 UW-Plattform Betriebsführer (Norden) Control Room Cockpit Manager Control System Performance Management Resource Planning Process Database and Life Cycle Record EWE-Netzleitstelle (Oldenburg) Control Room Control Room Control System Control System Process Database Process Database and Life Cycle Record (Notsystem) Detailgrafiken: DOTI

19 Control Room / Control System Im Detail 19 p Beobachten und Bedienen der WEAs (auch mehrerer Windparks) des internen Stromnetzes des Umspannwerks des Netzübergabepunkts der Offshore-Plattform, z. B. Notstromversorgung, Löschanlagen, IT-Systeme, IT-Netze p Windparksteuerung Option: auch für mehrere Parks Wind FarmCenter Control Room Wind FarmCenter Control System basierend auf BTC PRINS Cockpit Performance Management Manager Resource Planning Process Database and Life Cycle Record p Standardisierte Kommunikation z.b. IEC

20 Control Room: Übersichtsbild alpha ventus 20 Quelle: BTC

21 Control Room: Detailbild einer Multibrid M Quelle: BTC

22 Control Room: Detailbild einer WEA mit Fehlerstatus 22 Quelle: BTC

23 Control Room: Netzschaltbild des Windparks 23 Quelle: BTC

24 Control Room: Schaltbild des Umspannwerks 24 Quelle: BTC

25 Control Room: Übersicht Plattforminfrastruktur 25 Quelle: BTC

26 Control Room: Übersicht Haupt- und Kabeldeck 26 Quelle: BTC

27 Control System: Windparkregler p Zielstellung: Einhaltung der Netzanschlussregeln des ÜNB p Wirkleistungs- und Blindleistungsregelung p alpha ventus muss Kraftwerks-Eigenschaften erfüllen 27 Quelle: BTC

28 Cockpit / Performance Management Im Detail p Windpark-Analyse: Analysen auf den Prozess- und Betriebsdaten des Windparks p Umfassende Berichtsfunktion für den Windparkbetreiber: Aktuelle Betriebsergebnisse Warnungen und Fehlermeldungen Berichte zu den Betriebsdaten Leistungs- und Verfügbarkeitsprognosen Übersicht Wartungs- und Instandsetzungsmaßnahmen Wind FarmCenter Control Room Wind FarmCenter Control System Cockpit Performance Management Manager Resource Planning Process Database and Life Cycle Record 28 basierend auf Deutsche WindGuard WONDER p Generierung von Standardberichten für Versicherungen, BSH,

29 Cockpit: Detailansicht (1) 29 Quelle: Deutsche WindGuard

30 Cockpit: Detailansicht (2) 30 Quelle: Deutsche WindGuard

31 Cockpit: Detailansicht (3) 31 Quelle: Deutsche WindGuard

32 Manager / Resource Planning: Im Detail 32 p Zustandsorientierte und vorbeugende Wartung Spezielle Lösung der BTC AG p Betriebsdatenbank p Planung von Reparatur- und Wartungseinsätzen Wind FarmCenter Control Room Wind FarmCenter Control System Cockpit Performance Management Manager Resource Planning p Teiledatenbank p Einsatzdokumentation Process Database and Life Cycle Record p Lebensakte

33 Manager: Detailansichten 33 Quelle: BTC

34 Zusammenfassung p Die Betriebsführung von Offshore-Windparks wie alpha ventus umfasst vielfältige Aufgaben: Online-Überwachung und Steuerung Technisches- und Ertrags-Controlling Ressourcenplanung und -steuerung 34 p Im Projekt alpha ventus wird ein integriertes Leit- und Managementsystem entwickelt, das diese Aufgaben unterstützen soll. p Mit dem entwickelten Konzept sollen zukünftig auch weitere Offshore-Windparks betrieben werden.

35 Es gibt noch viel zu tun 35 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Quelle: Stiftung Offshore Windenergie, Multibrid

36 Die Standorte der BTC AG Hauptsitz: Escherweg Oldenburg Fon: + 49 (0) 441/ Fax: + 49 (0) 441/ office-ol@btc-ag.com Kurfürstendamm Berlin Fon: + 49 (0) 30/ Fax: + 49 (0) 30/ office-b@btc-ag.com Mary-Somerville-Straße Bremen Fon: +49 (0) 421/ Fax: +49 (0) 421/ office-hb@btc-ag.com Paulaner Palais Klostergasse Leipzig Fon: +49 (0) 341/ Fax: +49 (0) 341/ office-l@btc-ag.com Wilh.-Th.-Römheld-Str Mainz Fon: + 49 (0) 6131/ Fax: + 49 (0) 6131/ office-mz@btc-ag.com 36 Bäulerstraße 20 CH-8152 Glattbrugg Fon: +41 (0) 44/ Fax: +41 (0) 44/ office-zh@btc-ag.com ul. Nowowiejskiego Poznań Fon: +48 (0) Fax: +48 (0) biuro-poz@btc-ag.com Wittekindstraße Dortmund Fon: +49 (0) 231/ Fax: +49 (0) 231/ office-do@btc-ag.com Bartholomäusweg Gütersloh Fon: +49 (0) 5241/ Fax: +49 (0) 5241/ office-gt@btc-ag.com Kehrwieder Hamburg Fon: +49 (0) 40/ Fax: +49 (0) 40/ office-hh@btc-ag.com Türkenstraße München Fon: +49 (0) 89/ Fax: +49 (0) 89/ office-m@btc-ag.com An der Alten Ziegelei Münster Fon: +49 (0) 251/ Fax: +49 (0) 251/ office-ms@btc-ag.com Konrad-Zuse-Straße Neckarsulm Fon: +49 (0) 7132/ Fax: +49 (0) 7132/ office-nsu@btc-ag.com Çay ryolu Sokak 5, bay Plaza kat:6 Içerenköy, Istanbul Fon: +90 (216) Fax: +90 (216) office-ist@btc-ag.com Hasebe Build.11F, Sendagi, Bunkyo-Ku, Tokyo Fon: +81 (3) Fax: +81 (3) Info.OSCJapan@osc-es.de