Pitch- en yawhoek optimaliseren met de sensoren die er al zitten

Handmatig gezette pitch- en yawhoeken

De pitchhoeken van een windturbine worden bij montage gezet door een monteur, met een schroevendraaier of een knop, door de markeringen op het blad uit te lijnen met die in de neuskegel. Dat bepaalt de fine-pitchhoek: de stand van het blad wanneer de regeling op nul graden staat.

Datzelfde geldt voor de yawhoek, die aan een windvaan hangt. Windturbines draaien gemiddeld met een yawfout van ongeveer zes graden. Beide instellingen zijn dus mechanisch bepaald bij oplevering en daarna nooit meer aangeraakt, terwijl beide direct het rendement en de belasting beïnvloeden.

Automatische procedure in de turbine-PLC

Een automatische procedure die in de PLC van de turbine draait, in twee stappen.

Eerst worden de relatieve pitchhoeken bijgesteld om de onbalans van de rotor te minimaliseren. Daarna past de regeling alle bladhoeken in harmonie aan om de fine-pitchhoek te vinden die het vermogen maximaliseert.

Voor yaw is een vergelijkbare procedure ontwikkeld. De yawhoek varieert stapsgewijs, van -10, -5, -2, +2, +5 tot +10 graden, terwijl een maximum-power-trackingregeling continu optimaliseert naar vermogen. Zodra de hoek gevonden is waarbij het geleverde vermogen maximaal is, stopt het algoritme.

In de veldtest is de windvaan eerst met LIDAR gekalibreerd, zodat de gevonden yawhoek onafhankelijk te controleren was. De optimale yawoffset convergeert binnen ongeveer honderd cycli, wat neerkomt op zo’n dertig effectieve uren: uren waarin de turbine onder de juiste omstandigheden draait. De LIDAR-meting bevestigde het resultaat.

Drie tot zes procent rendement per jaar

Uit de veldtests van de klant volgt gemiddeld genomen:

• Oscillaties met meer dan tachtig procent verminderd.
• Rendement met 3 tot 6 procent per jaar verbeterd.

De klant biedt dit inmiddels aan als upgradepakket voor bestaande klanten, en de procedure wordt standaard uitgevoerd tijdens de commissioning van nieuwe turbines.

Certificering

De procedure gebruikt uitsluitend sensoren die al aan boord zitten, dus er hoeft niets aan de turbine te worden toegevoegd. Na optimalisatie wordt een PV-curveverschil van vóór en ná gegenereerd, waarmee de exacte rendementsverbetering te berekenen is. De procedure is geverifieerd door een certificatie-instituut en toegepast op meer dan twintig turbines in het veld.

Een handmatige instelling als langlopende aanname

Een instelling die bij oplevering met de hand is gezet, is een aanname die jarenlang meeloopt. De winst zit niet in nauwkeuriger monteren maar in het systeem zelf laten uitzoeken wat de beste stand is, met de sensoren die er al zitten. Dat maakt het verschil tussen een upgrade die een monteursbezoek kost en een die vanzelf gaat.