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Klimasimulationsanlage für Belastungstests an Windenergieanlagen-Elektronik

Riesen-Klimaprüfkammer
Klimasimulationsanlage für Belastungstests an Windenergieanlagen-Elektronik

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Bild: Weiss Technik

Weiss Technik hat für das Verbundprojekt Hipe-Wind eine Klimaprüfkammer für multidimensionale Belastungstests für Windenergieanlagen-Elektronik realisiert. Um herauszufinden, welche Komponenten der Leistungselektronik unter welchen Bedingungen ihren Dienst versagen, werden in der Klimakammer Langzeit-Belastungstests an kompletten Umrichtersystemen von Windenergieanlagen bis zur Zehn-Megawatt-Klasse durchgeführt. Dabei werden die hohen Belastungen durch sich ändernde Windbedingungen und durch das Stromnetz unter verschiedenen Klimabedingungen – von der Arktis bis zur Sahara – simuliert.

Die begeh- und befahrbaren Kammer hat ein Prüfraumvolumen von circa 190 m3 und einen elektrischen Anschlusswert von knapp 300 kW. Die Flächenlast des Schwerlastbodens im Prüfraum liegt bei mehr als 10.000 N/m2. Die großen, bis zu 5.000 kg schweren Prüflinge – Schaltschränke mit Umrichtern – werden auf Rollen über ein Doppelflügeltor in die Prüfkammer eingefahren. Die Kammerinnenwände sind in Edelstahl dampfdicht verschweißt ausgeführt und mit einer 200 mm dicken Zweischicht-Isolierung, bestehend aus Spezial-Schaum und Mineralwolle, versehen. Eine Seitentür dient als Zugang für das Personal.

Der geforderte Temperaturbereich für die durchzuführenden Tests liegt bei –40 °C bis +120 °C. Um dies möglichst effizient und umweltfreundlich zu realisieren, wurde eine CO2-Kältekaskade eingesetzt. Damit sind Temperaturen bis –45 °C sehr gut erreichbar; gleichzeitig ermöglicht dieses Design eine hohe Wärmekompensation. Dies ist für die Belastungstests wichtig, weil die unter Last getesteten Prüflinge eine hohe Wärmelast erzeugen. Diese beträgt rund 70 kW bei 100 °C und einem Feuchtebereich bis 95% r.F und 50 kW bei 85 °C/85% r.F. Der Einsatz von CO2 als Kältemittel macht zusätzliche Sicherheitseinrichtungen erforderlich.

So war es notwendig, eine Stillstandskühlung mit separater Stromversorgung zu integrieren, um eine Ausdehnung des CO2 zu verhindern und einen zu hohen Systemdruck beim Anlagenstillstand zu vermeiden. Darüber hinaus ist eine Gaswarnanlage in der Prüfkammer und im Technikraum integriert, die optische und akustische Alarme auslöst und die Notspülung aktiviert, wenn CO2 entweicht. Zusätzlich wird der Sauerstoffgehalt mit redundant ausgeführter Messtechnik kontinuierlich überwacht.

Für eine besonders homogene Klimaverteilung im Prüfraum wurde eine vertikale Luftführung gewählt. Dabei wird die vortemperierte Luft über einen Schwerlast-Doppelboden aus Edelstahl-Lochblech, in dem auch die Anschlussleitungen für die Prüflinge verlegbar sind, über den Wärmetauscher von unten in den Prüfraum geführt und nach oben geleitet. Unter der Decke wird die Luft seitlich abgeführt und wieder in den Luftbehandlungsraum geleitet. Die eingesetzten Umluftventilatoren sind stufenlos regelbar, die Luftfeuchtigkeit wird hygienisch über Dampfbefeuchtung realisiert. Der neben der Prüfkammer befindliche Technikraum enthält alle erforderlichen Aggregate und Schaltschränke. Eine wichtige Vorgabe ist, dass der Schallpegel der Anlage unter 72 dBA liegen muss. Um das zuverlässig zu erreichen, wurden die Aggregate mit einer speziellen Schallisolierung versehen.

Weiss Technik GmbH
Greizer Straße 41–49
35447 Reiskirchen
www.weiss-technik.com



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