MASTER THESIS - Fachhochschule Nordwestschweiz

1 ZUSAMMENFASSUNG
Bis heute ermöglicht es der Wind, Elektrizität mit Windkraftanlagen zu produzieren.
Seit einigen Jahren erproben viele Projekte auf der Welt neue Möglichkeiten, Wind zu
nutzen. In der Höhe ist der Wind stärker und konstanter. Deshalb entstand das Konzept
der Energieproduktion mit einem Flugdrachen, welcher Kite genannt wird.
Die Technik, die verwendet wird um Energie zu produzieren, heisst „Yo-Yo“ oder
„Pumping“. Das heisst, dass die Energieproduktion in zwei Phasen aufgegliedert wird.
Während der ersten Phase wird der Kite freigelassen und von dem Wind getrieben. Dies
wird mit einem Kabel, das den Kite mit einem Generator verbindet, ermöglich. Durch
das freilassen wird Energie produziert. Während einer zweiten Phase, wird der Kite mit
diesem Kabel mit einem Teil der vorher produzierten und gespeicherten Energie
zurückgeholt. Um die dafür nötige Leistung zu reduzieren, wird der Kite in dieser
zweiten Phase in eine andere Winkelposition gestellt. Nun ist die produzierte Energie
die Differenz zwischen der produzieren Energie währen der ersten Phase und der
verbrauchten Energie der zweiten Phase.
Das Fernziel ist ein vollständig automatischer Betrieb. In dieser Arbeit fliegt der
Drachen manuell, das System ist jedoch jetzt für einen automatischen Betrieb bereit.
Das bedeutet, dass nur der Algorithmus der Steuerung geschrieben werden muss. Alle
Variablen des Antriebs und der Messungen sind für den Algorithmus erhältlich.
Eine Verbindung für mehrere Computer wurde implementiert, um Daten (Messungen,
Kontrolle-Befehl, Kamera, …) auszutauschen. Diese wurde auf die Anpassungsfähigkeit
mit anderen Programmen und Computern untersucht. Heute kann man die KCU (Kite
Control Unit)mit drei verschiedenen Typen der Verbindungstypen verwenden:
Funkmodem, Wifi und Ethernet-Kabel. Diese Möglichkeit bietet eine Redundanz, falls
Störungen oder Problemen der Geräten auftreten.
Ein Feedback-Sensor, wurde auf dem Drachen installiert, um alle Variablen des Flugs
(Höhe, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung durch GPS…) zu erhalten. Diese
werden nützlich für den Algorithmus der Steuerung sein. Solang dieser Algorithmus
noch nicht implementiert ist, werden die Variablen in einer Datei gespeichert, um sie
nach dem Flug zu analysieren.
Eine Benutzeroberfläche wurde als Flughilfe erstellt Ein Alarmsystem informiert den
Pilot, wenn zu viel Kraft in den Linien der Befestigung auftritt, damit er den
Anstellwinkel des Drachens ändern kann. Die Geschwindigkeit und Beschleunigung
der Motoren, welche auf der KCU sind, können in der Echtzeit verändert werden.
Ein Test-Programm analysiert die Entladung der Batterie und das Funktionieren der
Verbindung mit der KCU im Labor. Dieses Programm simuliert die Steuerbewegungen
während eine Zeit „t“, welche von dem Benutzer vorher eingetragen werden.
Ein letzter Punkt des Projektauftrags war die Entwicklung und der Aufbau eines
Spannung-Schutzes für die Batterie.
Automatisierung – Kite Windkraftwerk 3