Wasserkraft

Entwicklung von speziellen Frequenzumrichtern für den drehzahlvariablen Betrieb von Kleinwasserkraftwerken

Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung eines Frequenzumrichters, der für den Einsatz in Kleinwasserkraftwerken mit drehzahlvariablem Betrieb der Wasserturbine geeignet ist. Diese Betriebsart erhöht die Wirtschaftlichkeit von Kleinwasserkraftwerken und erweitert ihre Einsatzmöglichkeiten. Neben Laborerprobungen eines geeigneten Frequenzumrichters testen die Projektpartner auch seinen praktischen Betrieb. 

 

Zusammenfassung

Wasserkraftwerke werden zurzeit mit fester Drehzahl betrieben; d.h. die Drehzahl von Turbine bzw. Generator ist starr mit der Frequenz des zu versorgenden Netzes gekoppelt. Eine Entkopplung von Drehzahl und Netzfrequenz ermöglicht eine Optimierung der Energieausbeute auch bei schwankendem Wasserangebot. Dabei ist für den drehzahlvariablen Betrieb die Zwischenschaltung eines Energieumformers zwischen Generator und Verbrauchernetz erforderlich.

Gegenstand des Vorhabens war die Entwicklung eines speziellen Frequenzumrichters, der im Verbund mit dem Generator den wesentlichen Teil eines Energieumformers zur Umwandlung der mechanischen Energie einer Wasserkraftturbine mit drehzahlvariablem Betrieb in nutzbare elektrische Energie bildet. Für die Realisierung wirtschaftlicher, kompakter Kleinanlagen bot sich die Nutzung einer robusten und kostengünstigen Asynchronmaschine und eines Frequenzumrichters mit IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)-Technik an. Nach den technischen Untersuchungen wurde der Frequenzumrichter im praktischen Betrieb in Österreich und Tschechien erprobt.

 

Ergebnisse:

  • In den Laborerprobungen wurde die prinzipielle Eignung des Frequenzumrichters für den Einsatz in Klein-Wasserkraftwerken nachgewiesen.
  • Der entwickelte Frequenzumrichter konnte unter praktischen Bedingungen erfolgreich in übergeordnete Anlagensteuerungen eingebunden werden.
  • Versuche zur gezielten Anpassung des Netzleistungsfaktors über den Netzstromrichter des Frequenzumrichters waren erfolgreich.
  • EMV (elektromagnetische Verträglichkeit)-Untersuchungen ergaben keine Störungen im Wohnbereich. Die in der Umrichteranlage installierten EMV-Filter und abgeschirmten Leitungen erwiesen sich als wirkungsvoll.
  • Die Untersuchungen und Erprobungen bestätigten das ausgeführte Konzept bezüglich der Erhöhung des Energieertrages und erbrachten wesentliche Ergebnisse für die Optimierung des energetischen Teils der Anlage (Turbine, Generator und Frequenzumrichter).

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

VEM transresch GmbH

Technologieanbieter

ATB Schorch GmbH

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Entwicklung von speziellen Frequenzumrichtern für den drehzahlvariablen Betrieb von Kleinwasserkraftwerken im Rahmen des EUREKA-Projektes POOTGES 2104 (EFUDREWA)

Projektnummer: 0329865

Projektzeitraum: 2000 - 2001

Projektort: Deutschland (Berlin), Österreich, Tschechische Republik

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)