Erschienen am: 01.03.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2018

Datenanalyse auf dem Meer

Energie aus Wellen

Ein neuer Typ von Wellenkraftwerken kommt derzeit auf See zum Einsatz. Für die Überwachung und die ständige Verbesserung der Systeme werden Twincat-Steuerungen von Beckhoff genutzt. Gesammelt und analysiert werden die Daten in SQL-Datenbanken. Der SQL4automation Connector überträgt dann auf einfache Weise die Daten von der Steuerung zur Datenbank.


Die von Corpower entwickelten Wellenkraftwerke nutzen Wellenbewegungen des Meeres und setzen sie mittels phasengesteuerter Oszillation in elektrische Energie um.
Bild: Inasoft GmbH

Die von Corpower entwickelten Wellenkraftwerke oder Wave Energy Converter nutzen - inspiriert vom Pump-Prinzip des menschlichen Herzens - Wellenbewegungen des Meeres und setzen sie mittels phasengesteuerter Oszillation in elektrische Energie um. So wird eine bis zu fünfmal höhere Energiedichte als bei herkömmlichen Wellenenergiekonvertern ohne Phasensteuerung erreicht. Mit der neuen Technologie kann somit in einer relativ kompakten Anlage eine beachtliche Menge elektrische Energie erzeugt werden. "Aktuell arbeiten wir an einer Anlage, die bei nur einem Zehntel des Volumens im Vergleich zu herkömmlichen Bojen den gleichen Effekt hinsichtlich der Energiegewinnung erzielt", erläutert Jakob Sagatowski, Senior Software Engineer Control & Communications bei Corpower Ocean in Stockholm/Schweden.

Saubere Energie aus Wellen

Die in Bojen integrierten Konverter könnten 2.000 bis 4.000TWh Energie pro Jahr erzeugen. Immerhin 10 bis 20 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs könnten so effizienter, sauberer und wirtschaftlicher erzeugt werden und zur Schonung von Ressourcen beitragen. Die Herausforderung speziell in der Wave-Power-Nutzung sei es "einerseits ein Gerät zu entwerfen, das robust genug ist, um auch härtesten Stürmen zu widerstehen", so Sagatowski, andererseits müsse gleichzeitig genug Energie erzeugt werden, um es wirtschaftlich einsetzen zu können. "Mit unseren neuen Konvertern ist das möglich", berichtet er stolz. "Unser Ziel besteht darin, eine neue Generation von Geräten zur wirksamen Nutzung von Wellenenergie für die Energieerzeugung zu schaffen, die mit etablierten Energieressourcen konkurrieren kann." Als Steuerungstechnik kommt PC-Control auf Basis von Twincat 3 von Beckhoff Automation zum Einsatz. Im Wave Energy Converter sind jeweils zwei dieser Steuerungen integriert. "Eine Twincat-SPS sammelt alle Sensordaten, die andere dient zur Datenverarbeitung", erläutert Sagatowski weiter. Von dieser werden die gesammelten Informationen per ebenfalls integriertem SQL4automation Connector an eine SQL-Datenbank übergeben, damit diese dann für die Systemoptimierung genutzt werden können. "Eine Vielzahl von Werten ist für die Analyse und Verbesserung des Systems zu erfassen und zu berücksichtigen", setzt der Automatisierungsspezialist fort. "Korreliert werden u.a. Temperaturwerte, Messwerte von Druck- und Feuchtesensoren, die Fließgeschwindigkeit und nicht zuletzt wird die erzeugte elektrische Energie erfasst, um eine sichere Aussage hinsichtlich der Effizienz treffen zu können." Die Bewegung der Boje wird ebenso mittels Beschleunigungs- und Vibrationssensoren erfasst.

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Mit Datenanalyse bis zu dreimal effektiver

Der SQL4automation Connector kommt dabei "aus mehreren Gründen zum Einsatz", so Sagatowski: "Einerseits müssen sehr viele Sensordaten erfasst werden, um das korrekte Funktionieren des Systems zu gewährleisten." Für einen erfolgreichen Einsatz in der Praxis sind umfangreiche Tests erforderlich. Das schließt auch die Mechanik ein: So wird z.B. die Temperatur in den Zylindern überwacht. Er fährt fort: "Andererseits gilt es, die Technologie selbst kontinuierlich zu verbessern. Wir arbeiten sozusagen mit einem sich ständig verbessernden Modell, um die Energieausbeute zu erhöhen." Laut dem Spezialisten wird die Anlage mithilfe der Datenanalyse bis zu dreimal effektiver. "Für die kontinuierlichen Build-In-Tests ist eine ständige Überwachung der Systemparameter unabdingbar. Das dient nicht nur zur Verbesserung des Systems, sondern reduziert auch die Störanfälligkeit und eventuelle Systemfehler", schließt der Automatisierungsspezialist an. Möglich ist es damit auch, den Kunden zu gewährleisten, dass die Anlage reibungslos und bestmöglich funktioniert. "Natürlich werden die Bojen auch visuell beobachtet, aber um das komplette System mit all seinen Funktionalitäten und Einflüssen verbessern zu können, ist eine Verarbeitung und Erfassung aller Daten erforderlich. SQL4automation ermöglicht dafür den praktikabelsten Weg. Wir erfassen ca. 3 bis 4GByte Daten pro Tag", erklärt er weiter. Zum Einsatz kommt die Standardversion für bis zu zehn Verbindungen. Die Daten helfen, das System stetig zu verbessern und somit die Performance zu erhöhen. Darüber hinaus wird die Anlage selbst überwacht, denn sie ist selbst erheblichen Temperatur- und Umgebungseinflüssen ausgesetzt. "Die Kombination aus Beckhoff-Steuerungstechnik und Inasoft-Datentechnologie passt dabei gut für unsere Anforderungen und bietet Vorteile", so Sagatowski. " Die SQL-Anbindung von Inasoft ist einfach und komfortabel zugleich. Im bisherigen Einsatz hat das in den letzten zwei Jahren sehr gut funktioniert."

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