Vortrag: Wertschöpfung durch Windenergie Technische Entwicklungen in der Windenergiebranche Referent: Volker Wöhrmann Sales Engineer Wind Power Plant Sales & Sales Support Vestas Central Europe
Technische Entwicklung in der Windenergiebranche am Beispiel der V112-3.0MW Leea Landeszentrum für erneuerbare Energien Vestas Deutschland GmbH Dipl. Ing. Volker Wöhrmann, Vertriebsingenieur für Mecklenburg-Vorpommern 22. Februar 2013
1 Vestas stellt sich vor 2 Die Windenergie in Deutschland und Mecklenburg-Vorpommern 3 Die V112-3.0MW - das Produkt 4 Die V126-3.0MW die Weiterentwicklung 5 Fragen
1 Vestas stellt sich vor
Vestas stellt sich vor Vestas Winderfahrung seit 1979 1898: Der Schmied B.S. Hansen kommt in Lem an 1945: VEstjysk STaalteknik A/S wird VESTAS 1979: Die erste Vestas- Windenergieanlage wird produziert 1983: Die erste Vestas- Windenergieanlage in Deutschland (V15) 1995: Tunø Knob (DK) Vestas erster Offshore-Windpark 2004: Fusion von NEG Micon & Vestas 2005: Ditlev Engel, CEO 2011: Die V112 geht in Serie 5
Vestas stellt sich vor Vestas Winderfahrung seit 1979 Über 45.000 WEA und über 50.000 MW ca. 70 Ländern 30 kw 3.000 kw 6
Erfahrung und globale Präsenz Globaler Ausblick, lokale Präsenz Mehr als 46.000 ausgelieferte Turbinen seit 1979 ca. 7 Milliarden Euro Umsatz in 2012 > 16.000 Mitarbeiter Lokale Präsenz in 69 Ländern weltweit 85 Nationalitäten 7
Vestas in Deutschland Produktion, Vertrieb und Forschung Husum Hamburg Lübeck (Generatoren) Berlin Aktuell über 2.100 Mitarbeiter bei Vestas in Deutschland. Osnabrück Magdeburg (Gießerei) Dortmund Mutzschen Lauchhammer (Rotorblätter) Hauptsitz Nürnberg Vertrieb Produktion Forschung und Entwicklung Lager 8
Vestas verfügt über die weltweit größte Bandbreite von in Serie gefertigten Windnergieanlagen WINDENERGIEANLAGEN V52-850 kw V60-850 kw V82-1.65 MW V80-2.0 MW V90-1.8/2.0 MW V90-1.8 MW V100-1.8 MW V80-2.0 MW GridStreamer V90-1.8/2.0 MW GridStreamer V90-3.0 MW V100-2.6 MW V112-3.0 MW onshore V112-3.0 MW offshore V126-3.0 MW onshore V164-8.0 MW offshore 9
2 Die Windenergie in Deutschland und Mecklenburg-Vorpommern
Windenergie in Deutschland Regionale Verteilung der installierten Windleistung von 2012 11 Quelle: DEWI
Windenergie in Deutschland Marktanteil der Hersteller in Deutschland Stand Ende 2012 12 Quelle: DEWI
Entwicklung der Windenergie in Mecklenburg- Vorpommern Ausbau der Windenergie in den Jahren 2000 bis 2012 13 Quelle: BWE
3 Die V112-3.0MW Das Produkt
Vestas V112-3.0MW Eine Kombination aus bewährter und neuer Technologie Vestas 112-3.0 MW V80/V90-Technologie Pitchsystem(Hydraulisch) Azimut-System Vestas-Steuerung Rotorblattkonzept V82-1.65 MW Technologie Triebstrang (Dreipunktlagerung) Kühlsystem (Cooler Top Technologie) Neu eingeführte Technologien Permanentmagnetgenerator Vollumrichter 15
Die richtige Anlage am richtigen Standort Erfüllt IEC IIA, IIIA und DIBt II DIBt II 84 m 94 m 119 m 140 m IEC IIA/ IECIIIA 84 m 94 m 119 m 16
Mehr Ertrag an Ihrem Standort Beispiel: 6,0 m/s Windgeschwindigkeit am Standort auf 100 m Ertrag in M kwh 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 V80-60m V80-100m V90-95m V90-105m V90-125m V112-84m V112-94m V112-119m V112-140m 2002 2005 ab 2005 ab 2006 ab 2011 Ertragsverdreifachung am selben Standort 17
Konstruktion auf Basis bewährter Technologie Permanentmagnetgenerator mit Vollumrichter Hocheffizientes, robustes System mit hervorragenden Eigenschaften beim Durchfahren von Netzfehlern (FRT) PM-Generator: Konstruktion von Vestas Niedrigere Wartungskosten Hohe Anpassbarkeit an zukünftige Anforderungen HCCBA-Lager (Hochleistungslager) Pitch-System/Rotorblattverstellung Konstruktionsbasis: V90-3.0 MW Doppelt gespeistes Pumpensystem gewährleistet Redundanz und Zuverlässigkeit Konstruiert für sicheres Arbeiten in der Nabe Vestas CoolerTop Betrieb in bis zu 1.500 m Höhe ohne Leistungsminderung Kein Stromverbrauch für Lüfter Minimale Geräuschemissionen vom Kühlsystem im Vergleich zu Systemen mit Fremdkühlung Rotorblatt Konstruktion basiert auf der Blattkonstruktion der V90-3.0 MW 55 % größere überstrichene Fläche gegenüber V90-3.0 MW Großer Wurzeldurchmesser ( 2,6 m) sorgt für Langlebigkeit des Rotorblattlagers Blitzableiter und Erdungskabel sind integriert Robustes Profil, unempfindlich gegen Verschmutzung Verringerte Geräuschentwicklung Triebstrang Basiert auf der Getriebetechnologie der V90-2.0 MW Integrierte Rotorverriegelung für verbesserte Wartung Nachweisbar hohe Zuverlässigkeit und 18 Performance (Basis: VPDC- Datenauswertung) Windnachführung: Konstruktion basierend auf V90-3.0 MW und V90-2.0 MW 8 Windnachführgetriebe Robustes Gleitlager mit eingebauten Gleitflächen Robuste Konstruktion Hohe Zuverlässigkeit Niedrigere Energiekosten
Einfach, effizient, zuverlässig: das neue Energiesystem Permanentmagnetgenerator Besserer Wirkungsgrad bei Teillastbetrieb Vorteile durch Ausführung als Synchronmaschine: Vollumrichter weniger Einzelteile geringeres Ausfallrisiko keine Schleifringe/Bürsten kein Verschleiß, kein Wartungsbedarf interne Lüftung und Wassermantelkühlung sorgt für höhere Zuverlässigkeit durch gleichbleibend niedrige Temperaturen kompaktes Design erleichtert Montage und Austausch geringes Gewicht Hybridlager (Keramik) für höhere Zuverlässigkeit wassergekühlt, geringer Platzbedarf, höhere Effizienz Plug & Play modularer Aufbau für einfache Installation und Wartung, höhere Anlagenverfügbarkeit, Reparatur von Komponenten kann offline erfolgen Transformator 650 V 10-35 kv, luftgekühlt Hochspannungskabel zuverlässig, installations- und wartungsfreundlich Schaltanlage Einfaches und effektives Versorgungssystem mit hoher Effizienz und hervorragender Leistungsfähigkeit beim Durchfahren von Netzfehlern 19
Die V112-3.0 MW Entwurfs- und Testphase Ausführliches Testprogramm aller Komponenten/Systeme (z.b. HALT) Vestas Testzentrum in Århus/Isle of Wight ISO-Zertifizierung auch von allen Zulieferern Verbesserung der Produktentwicklung mithilfe von Virtual Reality 20
Entworfen für einen unkomplizierten Transport Modularer Aufbau Leichter Transport: In Bezug auf Gewicht, Höhe und Breite berücksichtigen alle Komponenten lokale und internationale Grenzwerte für Standardtransporte Für die Hauptkomponenten können Standardanhänger verwendet werden Leicht zu verwendendes Hebesystem Einfacher Transport 21
Wartungsfreundliche Konstruktion Der Arbeitsbereich im Maschinenhaus wurde um 60 % gegenüber früheren Vestas-Windenergieanagen vergrößert Die Modulbauweise erlaubt einfachen Zugang und schnellen Komponentenwechsel Das Maschinenhaus wurde zusammen mit Technikern im Virtual Reality Centre entworfen, um eine gute Arbeitsumgebung zu gewährleisten (leichter Zugriff auf Werkzeuge, genug Raum für Wartungsarbeiten usw.) Verbesserte Servicebedingungen durch direkten Kranzugang zu den Umrichtermodulen für schnelle und sichere Wartung Steuerung der Schaltanlage über Internetverbindung Wartungsfreundliche Konstruktion. Darüber hinaus beschreiben leicht verständliche Schautafeln den Austausch aller wichtigen Komponenten. Wartungsfreundliche Konstruktion 22
Update V112 Derzeitiger Stand der Zertifizierung und Vermessung - Vom Prototyp zur Serienanlage Erfolgreiche Zertifizierung Alle Typenprüfungen nach DIBT und IEC Einheitenzertifikat Schallvermessungen laufen derzeit und zeigen erste positive Ergebnisse www.vestas-downloadcenter.com Test-Park in Niebüll Umfangreiches Testprogramm wurde durchgeführt Viele Optimierungen nachgerüstet Abgeschlossene 3-fach Vermessung Schall Die Windparks Lem (DK) und Simonsberg (DE) wurden schalltechnisch vermessen Alle 3 Messberichte für den Mode 0 liegen vor Mode 2 folgt bis Ende Q1 23
Produktion [kwh] V112 Update Leistungskurve Leistungskurve -- Gemessene LK -- Garantierte LK Windgeschw. [m/s] 24
VestasOnline die SCADA-Lösung von Vestas Maximiert den Output am Netzübergabepunkt Das SCADA-System macht eine Gruppe von Windenergieanlagen zu einem Windpark 25
VestasOnline ist zur Zeit eines der fortschrittlichstes SCADA-Systeme im Windenergiesektor Standardeigenschaften Ansicht des Anlagengrundrisses Meldungen über Ereignisse Grundlegende Statistiken Online-Produktionsansicht Ereignisansicht Permanente Überwachung Standard-Produktionsberichte Zusätzliche Eigenschaften Produktionsüberwachung Netzsteuerung Drittnetzintegration Anlagenanpassung Maximierte Produktion bei PCC Kundenspezifische Berichte 26 Monitoring des gesamten Windparks
Feedback Feedback Vestas Diagnose Zentrum Präventiver Service dank Datenüberwachung und Analyse WEA Datentransfer Vestas Performance & Diagnostic Centre Störfälle werden behoben und gewonnene Erkenntnisse weiterverwendet MONITOR LEARN & IMPROVE IDENTIFY & INITIATE PLAN & REPAIR Alarm Berichte Service Centre Berichte Arbeitsauftrag Analyse - Technology Kunde Techniker 27
Vestas Condition Monitoring (CMS) Vorhersage kostenintensiver mechanischer Ausfälle Schwingungsniveau Funktionsverlust Fehlerbehebender Service OHNE Condition Monitoring Produktionsverlust Erkannter Schaden Vorbeugende Wartung Schadensbegutachtung Ersatzteilbestellung Reparaturarbeiten MIT Condition Monitoring Begutachtung Ersatzteilbestellung Reparaturarbeiten Beurteilung der Gesundheit einer Anlage durch Analyse der gemessenen Signale Geschätzte Ausfallzeit optimierte Planung von Wartungsaktivitäten Time Kostenersparnis Optimierung der Wartungseffizienz Maximierte Verfügbarkeit und Produktion 28
Status Quo Track Record über 1.000 V112 WEA weltweit verkauft 117 V112 in Deutschland errichtet (Stand 31.01.2013) 29
4 Die V126-3.0MW
Das neue Familienmitglied - V126-3.0 MW (DIBt) DIE Vestas-Windenergieanlage für Schwachwindstandorte Zertifizierung von Vestas-WEA nach DIBt V80-2.0 MW GS DIBt 3: 60m V90-2.0 MW GS DIBt 2: 95m; 105m; 125m V112-3.0 MW DIBt 2: 94m; 119m; 140m DIBt 3: 94m; 119m V126-3.0 MW V?-? MW DIBt 2:??? 119m; 137m 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 Mittlere Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe [m/s]
Größerer Rotor - Mehr Effizienz am gleichen Standort V112-3.0 MW V126-3.0 MW 10-20% höhere Erträge an Schwachwindstandorten im Vergleich zur V112 9852 m² 20,1% 27% größere Rotorfläche 12469 m² 17,3% Δ AEP 14,7% 12,5% 12,9% 11,2% 9,7% 8,5% 10,6% 7,5% Weibull k=2.4 Weibull k=1.6 5,5 6 6,5 7 7,5 Durchschnittliche Windgeschwindigkeit (m/s)
Kenndaten Vergleich V112 und V126 V112-3.0 MW V126-3.0 MW Nennleistung 3.075 kw 3.000 kw Rotordurchmesser 112 m 126 m Überstrichene Rotorfläche 9852 m² 12469 m² Cut-in 3 m/s 3 m/s Windgeschwindigkeit bei der die Anlage die Nennleistung erreicht 12 m/s 12 m/s Cut-out (10 min. Mittelwert) 25 m/s 22.5 m/s Re-cut in (10 min. Mittelwert) 23 m/s 20 m/s Betriebstemperaturbereich Standartversion -20º C to +40º C -20º C to +40º C Betriebstemperaturbereich LT-Version -30º C to +40º C -30º C to +40º C Max. Höhe über NN 2000 m 2000 m 33
Leistungskurve Vergleich V112 und V126 34
Performance der bestehenden Flotte Die V126 basiert auf den bisher gemachten Erfahrung mit der V112 35
5 Fragen
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