Windenergie Getriebelose Generatoren für Windkraftanlagen

Bei der Umwandlung von Windkraft in elektrische Energie benötigt man – außer dem zur Stromerzeugung notwendigen Generator – zur Anpassung der Umdrehungsgeschwindigkeit von der Rotornabe zur Generatorwelle ein Übersetzungsgetriebe. Durch Einsatz von effektiven, direkt getriebenen Generatoren könnte man das mit Energieverlusten arbeitende Getriebe ersetzen.

Anbieter zum Thema

PFLITSCH GmbH & Co. KG

haacon hebetechnik gmbh

FAULHABER Antriebssysteme

Bosch Rexroth AG

LLoyd Dynamowerke GmbH & Co. KG

Außer bei der Nutzung der Photovoltaik, wo Sonnenenergie direkt in Strom umgewandelt wird, ist eine direkte Umwandlung nuklearer, regenerativer und fossiler Energieträger sowie von Geo- und Solarthermie in Strom nicht möglich. Dort müssen mehrere Umwandlungsschritte hintereinandergeschaltet werden.

Windkraft kann Generator direkt antreiben

Die beiden letzten Schritte sind: die Umwandlung von thermischer in mechanische Energie in der Turbine und die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie im Generator. Bei der Wasser- und Windkraft kann direkt (meist verbunden über ein Getriebe) ein Generator angetrieben werden.

Das Dreiflügel-Windrad mit horizontaler Rotationsachse ist bei großen Windkraftanlagen die häufigste Konstruktion. Das Windrad besteht aus einem Rotor und einer Gondel, in der sich der Generator befindet. Die drehbare Gondel sitzt auf einem etwa 100 m hohen Turm.

Computer richtet Windkraftanlagen aus

Bevor das Windrad arbeiten kann, muss es erst ausgerichtet werden. Dazu misst ein Anemometer die Windgeschwindigkeit. Die Daten werden an den Überwachungscomputer gesendet. Dieser steuert das Windrad und bedient den Nachführmotor, der das Windrad ausrichtet.

Steht das Windrad optimal zum Wind, so übt dieser ein Drehmoment auf die Rotorblätter aus, die etwa 40 m lang sind: Das Windrad dreht sich mit etwa 20 min–1 und mit ihm die Antriebswelle. Das Getriebe wandelt die Drehzahl des Rotors in die für den Generator nötige Drehzahl (in Europa 1500 oder 3000 min–1 , in den USA 1800 oder 3600 min–1) um.

Der Generator erzeugt den Strom. Dieser wird über Kabel zum Fuß des Windrads hinuntergeleitet. Dort erfolgt die Einspeisung ins Netz. Je nach Anlagentyp wird der erzeugte Wechselstrom vor der Einspeisung ins Netz über Stromrichter und Transformatoren auf die nötige Spannung, Frequenz und Phase gebracht.

Windenergie kann bis zu 50% Wirkungsgrad erreichen

Der Wirkungsgrad eines Windrads liegt bei optimalen Windverhältnissen bei 40 bis 51%. Eine Bremse sorgt dafür, dass das Windrad sich bei Sturm oder wenn es gewartet werden muss, nicht drehen kann.

Nutzt man zur Umwandlung der Windkraft in elektrischen Strom Generatoren mit Getriebe, so hat sich herausgestellt, dass diese Konstruktion bei kleineren Windkraftanlagen bis 1,5 MW bewährt ist. Dem stimmt Dr. Norbert Götschmann, Entwicklungsleiter der Lloyd Dynamowerke in Bremen, zu. Weil jedoch die Leistung einer Windkraftanlage etwa proportional mit der Fläche wachse, die von den Rotorblätter bestrichen wird, und die Umfangsgeschwindigkeit an den Blattspitzen nicht erhöht werden könne, wachse das Antriebsmoment überproportional mit der Nennleistung.

(ID:324356)