INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2023

GRÜNE ENERGIE UND

GRÜNE ENERGIE UND WASSERSTOFF CHANCE oder RISIKO? Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt, bei dem die Energie für die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff vollständig aus erneuerbaren Energien stammt. Windenergie beispielsweise ist jedoch nicht konstant verfügbar und die Windlast ist zudem nicht unkritisch. Eine zuverlässige Regelung und Steuerung unter anderem der Rotorblätter von Windkraftanlagen ist daher unabdingbar. Zum Einsatz kommen daher sogenannte Inertialmesssysteme. Der heute verwendete Wasserstoff wird aus Gas unter Freisetzung von CO 2 gewonnen. Wenn man von dem Verfahren des Carbon Capture and Storage (CCS) als Alternative absieht, dann ist der sogenannte grüne Wasserstoff das Mittel der Wahl. Dieser wird durch Elektrolyse aus Wasser erzeugt, indem mittels elektrischer Energie Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Es wird also ebenfalls Strom benötigt und zwar grüner. STROMVERBRAUCH WIRD WEITER STEIGEN Wir gehen in Deutschland davon aus, dass der Strombedarf sich in den nächsten 20 Jahren verdoppeln wird. Da wir derzeit nur knapp die Hälfte unseres derzeitigen Strombedarfs über regenerative Quellen decken, müssen wir die Leistung der Stromerzeugungsanlagen vervierfachen. Damit wird aber ein fundamentales Problem nicht gelöst, nämlich dass Energielieferanten wie Wind- oder Solarkraftwerke weder zeitlich noch räumlich die notwendige Menge zuverlässig bereitstellen können. Den Verbrauch an die Erzeugung anzupassen, ist sicherlich eine Komponente, aber nur beschränkt umsetzbar. Wind und Sonne liefern eigentlich immer zu viel oder zu wenig Energie. Beides ist problematisch, da in dem einen Fall abgeregelt werden muss und in dem anderen Fall Reservekraftwerke liefern müssen. Beides ist unwirtschaftlich. Ziel muss daher sein, beide Situationen so weit wie möglich zu minimieren. STEUERN, SPEICHERN UND TRANSPORTIEREN Die notwendige Regelung beinhaltet im Wesentlichen drei Komponenten, nämlich steuern, speichern und transportieren. Als Lieferant von elektrotechnischen Komponenten und Sensoren, interessiert hier zunächst die Steuerung von Prozessen. Dabei geht es darum, dass Windkraftanlagen zunehmend netzdienliche Funktionen übernehmen müssen. Das heißt, sie müssen auf Anforderungen aus dem Netz reagieren. Nun muss man sich vergegenwärtigen, dass eine moderne Windkraftanlage eine Turmhöhe von 130 m hat und dort ein Gewicht von Maschinenhaus und Gondel von 400 bis 600 t zu tragen hat. Die unterschiedlichen Windlasten bewirken eine enorme mechanische Last auf die Konstruktion. Nun kommen die Anforderungen der Regelung dazu. Das Abbremsen des Rotors durch Verstellen des Blattwinkels hat eine vergleichbare Last zur Folge. Diese wiederum hat massive Auswirkungen auf die Lebensdauer und damit auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage. LASTEN IN REAL-TIME ERFASSEN Modernste Sensorik in Form von Inertialmesssystemen kann diese Lasten in real-time erfassen und für eine Auswertung im Sinne des Structural Health Monitorings oder direkt zum Feedback der Anlagensteuerung nutzen. Die Besonderheit dieser Sensorik liegt darin, dass sie unterschiedliche Messprinzipien beinhaltet 46 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/04 www.industrielle-automation.net

GREEN-TECHNOLOGY Das Inertialmesssystem vereint Winkelmessung, Beschleunigungssensor und Gyroskop in einem Gerät AUSBLICK Wasserstoff ist ein Schlüsselelement für klimaneutrale Energie. Wir können grüne Energie speichern, indem wir mit ihr das H 2 O-Molekül spalten. Wenn beim Verbrennen die Energie wieder freigesetzt wird, entsteht als Abgas nur Wasserdampf. Wolfgang Weber, Global Industry Manager für Erneuerbare Energien, Pepperl+Fuchs GmbH Das klar prognostizierte starke Wachstum im Bereich der Windkraft für die nächsten 20 Jahre ist nur ein Beispiel dafür, dass für Sensorhersteller und Fabrikautomatisierer auch hervorragende Chancen gegeben sind. Das wird noch potenziert dadurch, dass für die Bereiche Speicherung und Transport, sowie natürlich für die Herstellung all dieser Anlagen, dies genauso gilt. Bilder: Aufmacher AA+W – stock.adobe.com; sonst. Pepperl+Fuchs www.pepperl-fuchs.com und schon bei sehr niedrigen Frequenzen zuverlässige Daten liefert. Dabei können die Kräfte nicht nur in drei Achsen gemessen werden, sondern ein Kreiselsystem erfasst Schwingungen im Raum und kann somit auch Torsionskräfte erkennen. Damit lässt sich das Schwingungsveralten der gesamten Konstruktion des Windkraftwerks ermittelt. Ziel ist, die Anlagen möglichst sanft zu steuern, damit unnötig hohe Belastungen nicht auftreten. Zum anderen ermöglicht die Erfassung der Daten über den Betriebszeitraum die Bestimmung der Restlebensdauer. Dies wiederum ist Voraussetzung für den Weiterbetrieb der Anlage und daher entscheidend für ihre Wirtschaftlichkeit. UNTERNEHMEN Pepperl+Fuchs SE Lilienthalstraße 200, 68307 Mannheim Tel: 0621 776-1111 fa-info@de.pepperl-fuchs.com AUTOR Wolfgang Weber, Global Industry Manager für Erneuerbare Energien, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim Klettbandhalter zur gesicherten Kabelführung Universelle Schraubmontage oder vielseitige Rastmontage auf Rittal VX25/AX System-Chassis, 23 x 23 mm Montageschienen oder Alu-Profilen von Bosch Rexroth, MiniTec und item. Interesse geweckt? Sichern Sie sich jetzt Ihr kostenloses Muster: www.icotek.com