Rotierende Umformer für PV-Anlagen?

Verfasst am: 01.06.2008, 20:20

Hallo Forumianer,

Vorweg: Das Thema beschäftigt mich schon länger.

Habt ihr schon einmal eine PV-Anlage gesehen oder gebaut in der rotierende Umformer zum Einsatz kamen?

Also: PV-Generator (PV-Module) --> Gleichstrommotor --> Drehstromgenerator --> EVU-Netz

Zusätzlich noch ein schönes Schwungrad zur Energiebufferung dazwischen.
Rotierende Umformer sind natürlich - wenn dann nur - für Anlagen im Megawatt-Bereich interessant.

Weder die Literatur noch das Internet und Internetforen geben hierzu Auskunft. zB.:
Bestehende PV-Projekte mit rotierenden Umformern?
Welche Kosten pro MWp entstehen?
Technische Realisierung/Konzepte von PV-Anlagen mittels rot. Umformer?
Wirkungsgrade? Hersteller? etc.

Habt ihr Tips hierzu für mich?

ps: Für Leute denen der Begriff weniger sagt: http://de.wikipedia.org/wiki/Umformer

pps: Ich komme ürsprünglich aus der E-Maschinen und E-Anlagen Technik. Für mich persönlich ist rotierende-motorisch erzeugt elektr. Energie die Beste Energieform fürs EVU-Netz. (Meine persönl. Meinung)

.

Forumsinventar Angemeldet: 09.11.2007 Beiträge: 778

Hi fn-at,

und wie erreichst Du die MPP-Regelung oder die Anpassung an die schwankenden Spannungen und Ströme auf der Gleich und Wechselstromseite bzw. wie stellst Du sicher, dass die Anlage rechtzeitig abschaltet, bevor der Umformer Energie aus dem Netz zieht (und das vorzugsweise normkonform im Millisekunden-Bereich)? Und wie steht's um die Blindleistung von Motoren?

Ciao

Retrerni

Verfasst am: 01.06.2008, 20:59

Naja, ist wohl eher us der Kategorie Elektrotechnik unserer Großväter. Vor zwanzig Jahren an der Uni habe ich noch mit solchen Umformersätzen gearbeitet (Mann, bin ich alt .... ). Mit 4 Antriebssätzen konnte man so ziemlich alles an Netzfrequenz und Spannung herstellen was einem in den Kopf kam. War schon irgendwie eine geile GROSSE Technik.

Aber abgesehen von den Kosten und der notwendigen Größe besitzen die Umrichtersätze natürlich einen relativ schlechten Wirkungsgrad. Im 100kW Bereich wirst Du nicht mehr als 90% pro Antrieb finden. Bei zwei gekoppelten Maschinen bist Du dann bereits bei 80% Wirkungsgrad. Im Vergleich haben heutige elektronische WR 95% Wirkungsgrad.

Hinzu kommt die Wartung (imerhin ein ganzer Haufen Blech und Kupfer der ständig in Bewegung ist...). Da hast Du keine 10 Jahre Ruhe.

Alles in Allem etwas für das Museum.

Smile

Matze

Verfasst am: 01.06.2008, 21:20

Retrerni hat Folgendes geschrieben:

..
und wie erreichst Du die MPP-Regelung oder die Anpassung an die schwankenden Spannungen und Ströme auf der Gleich und Wechselstromseite bzw. wie stellst Du sicher, dass die Anlage rechtzeitig abschaltet, bevor der Umformer Energie aus dem Netz zieht (und das vorzugsweise normkonform im Millisekunden-Bereich)? Und wie steht's um die Blindleistung von Motoren?

Hallo Retrerni,

Da zählst du eigentlich schon einige Vorzüge der Umformertechnik auf.

a.) Ein fremderregter Gleichstrom ist wunderbar regelbar.
b.) Blindleistungserzeugung ist ein großes Problem bei PV-Kraftwerken in Wechselrichtertechnik (im MW-Bereich), denn diese können keine Blindleistung liefern, das Netz braucht aber auch Blindleistung!

Zitat:

.. wie stellst Du sicher, dass die Anlage rechtzeitig abschaltet, bevor der Umformer Energie aus dem Netz zieht (und das vorzugsweise normkonform im Millisekunden-Bereich)

c.) In dieser Aussage stimmt so einiges technisch nicht..
Abschalten tut man zB. per Leistungsschalter (zB. 4000A) mit Motorantieb (fern)steuerbar. Die "Millisekunden" sind ein Gerücht. Warum sollte ein richtig dimensionierter Umformer Energie aus dem Netz ziehen. Tun ja andere Kraftwerke auch nicht.. Rolling Eyes

ps: Es gibt Regionen auf dieser Erde, die haben noch kein "Netz" oder nur in eines sehr reduzierter Forum. Hierfür wäre eine PV-Anlage mit motorischer Einspeisung ("Umformer") wesentlich besser als per statischer Wechselrichter..
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Verfasst am: 01.06.2008, 21:31

MHL2BUE hat Folgendes geschrieben:

Naja, ist wohl eher us der Kategorie Elektrotechnik unserer Großväter. Vor zwanzig Jahren an der Uni habe ich noch mit solchen Umformersätzen gearbeitet (Mann, bin ich alt .... ). Mit 4 Antriebssätzen konnte man so ziemlich alles an Netzfrequenz und Spannung herstellen was einem in den Kopf kam. War schon irgendwie eine geile GROSSE Technik.

Aber abgesehen von den Kosten und der notwendigen Größe besitzen die Umrichtersätze natürlich einen relativ schlechten Wirkungsgrad. Im 100kW Bereich wirst Du nicht mehr als 90% pro Antrieb finden. Bei zwei gekoppelten Maschinen bist Du dann bereits bei 80% Wirkungsgrad. Im Vergleich haben heutige elektronische WR 95% Wirkungsgrad.

Hinzu kommt die Wartung (imerhin ein ganzer Haufen Blech und Kupfer der ständig in Bewegung ist...). Da hast Du keine 10 Jahre Ruhe.

Alles in Allem etwas für das Museum.

Smile

Matze

Hallo Matze,

Ich habe auch vor 5 Jahren mit Umformersätzen gearbeitet (Mann, bin ich jung *gg*).. Spaß beiseite.

Die Umformer-Wirkungsgrade im MW-Bereich sind schon >90%. Nebenbei gesagt: Die statisch-elektronischen Wechselrichter halten ja ihre max. 95-96% "Datenblatt-Wirkungsgrad" auch nicht im Praxisbetrieb. Schon gar nicht im 100kW-Bereich und aufwärts..

Ich sehe in einer Umformertechnik für PV-Kraftwerke dort Sinn wo ein stabiles Führungs-Netz nicht vorhanden ist oder ganz fehlt. Zum Beispiel Teile Afrikas..

ps: Hatte mal das Vergnügen ein afrikanisches Busch-Sanatorium/Krankenhaus zu planen.
Ständiger Netzausfall, Netzabschaltung, instabile Netzfreuenz, Netzspannung <160Volt, usw. ist nicht gerade angenehm..
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Verfasst am: 01.06.2008, 22:48

Ich denke mal, mit WR für Inselbetrieb kriegt man das Krankenhaus im Busch auch gut zum laufen.

Das einzige was mir noch durch den Kopf geht ist Deine ursprüngliche Annahme von einige MW Leistung. Da bin ich mir unsicher, ob sich so ein Umrichtersatz technisch nicht doch lohnen könnte, wenn die Wirkungsgrade der Maschinen im 98% Bereich liegen. Besser geht es aber selbst bei Großtechnologie nicht, und Du brauchst mindestens zwei Maschinen, wirst also nie besser als heutige WR mit 96%.

Aber ob sich das wirtschaftlich rechnet? Elektrische Maschine im MW-Bereich sind Handarbeit und schwerer Maschinenbau, ist wahrscheinlich nicht ganz billig. Dann wahrscheinlich doch lieber ein Wechselrichtergrab von der Stange.

Smile

Matze

Forumsinventar Angemeldet: 23.03.2006 Beiträge: 3177

Hallo ,

zum Glück können wir es heute rein elektronisch (ohne bewegliche Maschinenteile, Lärm, viel Wartung, etc.) und das noch mit mehr Wirkungsgrad.
Aber bei der hohen Arbeitslosigkeit könnte man sicher ein paar Leuten in Maschinenhäusern zu einem neuen Arbeitsplatz verhelfen. Very Happy

Mit Ölkännchen.

Viel Grü0e:

Klaus

Verfasst am: 04.06.2008, 11:23

Moin moin aus Kiel,

möcht auch mal was zu Thema beitragen;

heutzutage gibt es DC/AC/DC Wandler (Umrichter) die mit der passenden Ansteuerung in der Lage sind einen Ohmschen Erzeuger, (cos Phi =1), sowie auch einen induktive oder gar kapazitiven Erzeuger mit einem belibig einstellbaren cos Phi im Bereich von -0,9 -> 1,9 darzustellen, noch dazu mit einer beliebigen Frequenz zwischen 2 und ich glaube 60 Hz. Dies wird durch mehrquadrantenbetrieb möglich, da es in manchen Windenergieanlagen doppelt gespeisste Asynchrongeneratoren gibt, die Hilfsenergie aus dem Netz beziehen um eine Drehzahlvariabilität bei ungleichen Windverhältnissen zu erreichen. (vgl.: http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzumrichter#R.C3.BCckspeisung_und_Vierquadrantenbetrieb)

Die Geräte, auf die ich hier speziell abziele, werden z.B. von der Firma Semikron hergestellt und heissen im allgemeinen Sprachgebrauch Skiippacks. (vgl.: http://de.wikipedia.org/wiki/Semikron)

In der Windkraft, in der ich beruflich angesiedelt bin gibt es mehrere Einspeiseverfahren, teils im Teillastbereich (-> 200 KW/KVA) bis zur sogenannten Vollumrichtertechnik, wo die über einen Gleichspannungszwischenkreis um- und wechselgerichtete Leistung schnell mal mehrere MW erreicht.

Über die Wirkungsgrade kann ich derzeit nur spekulieren, es dürfte sich hier aber im Bereich von 97% und mehr bewegen, da man in solchen Leistungsklassen von um und bei 1,5 - 6 MW sehr wohl auf super Wirkungsgrade und damit verbundene geringe Verlustleistungen achten MUSS.

Weitere Infos zu dieser Thematik gerne auf An- und Nachfrage.

MFG Andreas

Forumsinventar Angemeldet: 23.03.2006 Beiträge: 3177

Hallo,

danke für den Kommentar, bauerkiel, war noch nicht in der Windernergie tätig aber ist technisch hochinteressant.
Der Gleichstromzwischenkreis auch in der MW-Klasse wohlgemerkt mit elektronischer Umrichtertechnik muß ja Vorteile bringen, sonst würde man es wahrscheinlich nicht machen.
Auch ist die Windgeneratortechnik aus Deutschland in der Welt ganz vorne und man kann unter anderem die Firma Enercon mit ihrer getriebelosen Generatortechnik hervorheben.
Den Windgenerator an sich kann man allerdings schlecht rein elektronisch realisieren und da liegt eben die Besonderheit der PV-Technik. Eine Technik ohne jegliche bewegliche Teile.

Viele Grüße:

Klaus