Pitchregelung (Blattverstellung)
Drehen der Rotorblätter einer Windkraftanlage um ihre Längsachse, um den Anstellwinkel zu ändern; damit wird die Leistung oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit begrenzt und der Rotor angefahren und gestoppt.
Jedes Blatt einer modernen Anlage sitzt auf einem großen Blattlager an der Nabe und lässt sich über hydraulische oder elektrische Antriebe einzeln verstellen (pitchen). Mit dem Pitchwinkel ändert sich der Anstellwinkel des Blatts und damit Auftrieb und Drehmoment.
Die Pitchregelung hat drei Aufgaben:
- Leistungsbegrenzung: Oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit drehen die Blätter in Richtung Fahnenstellung (Vorderkante in den Wind) und halten die Leistung auf Nennwert. Mit Verstellraten von 5–10° pro Sekunde reagiert die Anlage innerhalb von ein, zwei Sekunden auf Böen.
- Anfahren und Abschalten: Im Stillstand stehen die Blätter bei etwa 90° (Fahnenstellung), beim Anfahren werden sie Richtung 0° gedreht. Die Fahnenstellung ist die wichtigste aerodynamische Bremse. Sie muss an jedem Blatt unabhängig funktionieren, damit ein einzelner ausgefallener Antrieb keine Überdrehzahl auslösen kann.
- Lastminderung: Die Einzelblattverstellung (IPC) verstellt jedes Blatt zyklisch bei jeder Umdrehung und gleicht so Windscherung, Turmschatten und Gierfehlstellung aus. Veröffentlichte Studien zeigen, dass die Ermüdungslasten an der Blattwurzel dadurch um rund 10–20 % sinken.
Frühere stallgeregelte Anlagen mit festem Blattwinkel, verbreitet in dänischen Konstruktionen der 1980er- und 1990er-Jahre, verließen sich darauf, dass die Strömung am Blattprofil bei Starkwind abreißt. Sie waren einfacher, aber ungenauer und konnten keine Netzdienstleistungen erbringen. Pitchgeregelte Anlagen mit variabler Drehzahl lassen sich auf Anforderung abregeln, liefern schnelle Frequenzstützung und fahren bei Sturm sanft herunter, statt hart abzuschalten. Blattlager und Pitchantriebe gehören in Zuverlässigkeitsdatenbanken allerdings zu den häufigsten Fehlerquellen.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Nennwindgeschwindigkeit
Die niedrigste Windgeschwindigkeit, bei der eine Windkraftanlage ihre Nennleistung erreicht; bei modernen Großanlagen typischerweise 10 bis 13 m/s.
- Abschaltwindgeschwindigkeit
Windgeschwindigkeit, bei der eine Anlage abschaltet oder herunterregelt, um sich vor zu hohen Lasten zu schützen; bei großen Anlagen typischerweise 25 m/s (10-Minuten-Mittel).
- Schnelllaufzahl
Verhältnis der Blattspitzengeschwindigkeit eines Rotors zur ungestörten Windgeschwindigkeit; dreiblättrige Großanlagen sind auf Werte von etwa 7 bis 10 ausgelegt.
- Azimutsystem (Windnachführung)
Motoren, Getriebe, Lager und Bremsen, die die Gondel einer Windkraftanlage um die Turmachse drehen, damit der Rotor im Wind steht.
- Leistungskurve
Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe und elektrischer Leistung einer Windkraftanlage; zusammen mit der Windgeschwindigkeitsverteilung ergibt sie den Jahresenergieertrag.