Getriebelose Generatoren für Windkraftanlagen

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Dazu sagt Dr.-Ing. Andreas Vath, Entwicklungsingenieur für erneuerbare Energien bei Rexroth: „Ein Gewichtsvergleich für die drei unterschiedlichen Antriebskonzepte aus Getriebe, Generator und Umrichter ergibt, dass sich das Gewicht der Direktantriebe mit zunehmender Leistung stärker erhöht als das der Getriebelösung. Dies liegt hauptsächlich daran, dass bei den Ringgeneratoren mit großen Durchmessern die Tragstruktur sehr massiv sein muss, um einen kleinen Luftspalt zwischen Rotor und Stator erreichen zu können. Daraus folgen sehr große Turmkopfmassen und entsprechende Kostennachteile der Direktantriebe bei den Türmen und Fundamenten.“

Getriebelose Generatoren machen Windkraftanlagen teurer

Bezüglich der Kosten für den Antriebsstrang erhalte man ein sehr ähnliches Ergebnis. Bei Direktantrieben schlägt sich der höhere Materialaufwand direkt in den Kosten nieder. Deutlich günstiger seien Antriebe mit Getriebe.

Die Kosten für die Getriebekonzepte mit Synchrongenerator sind nach Aussage von Andreas Vath höher als bei einem Antriebssystem mit einem doppelt gespeisten Asynchrongenerator. Dies liege hauptsächlich an den höheren Kosten für den Vollumrichter, der bei Synchrongeneratoren benötigt wird.

Deshalb hat nach Aussage von Andreas Vath das mehrstufige, kombinierte Planeten-Stirnradgetriebe, das sich zwischen der Rotornabe und einer doppelt gespeisten, schnell laufenden Asynchronmaschine befindet, einen Marktanteil von etwa 80%.

Mehr Wirtschaftlichkeit bei Antrieben mit Getriebe

Entscheidend für die Überlegenheit der Antriebe ist letztendlich der Vergleich der Wirtschaftlichkeit. Die Kostennachteile der Direktantriebe können nur zum Teil durch die höheren Energieerträge (besserer Wirkungsgrad) kompensiert werden.

Insgesamt biete die Wirtschaftlichkeit der Antriebskonzepte mit Getriebe Vorteile. Außerdem sei die Produktion von Getrieben weniger sensibel gegenüber Preissteigerungen bei Rohstoffen wie Magneten, Kupfer und Stahl als die von Direktantrieben. Daher werde der Anteil der Windkraftanlagen mit Getriebe auch in Zukunft weiter steigen.

Generatoren für Windkraftanlagen werden stetig weiterentwickelt

Die Entwicklungen auf dem Gebiet der Generatorsysteme für Windkraftanlagen gehen weiter. Welche Systeme sich letztendlich durchsetzen, wird sich erst zeigen, wenn die technischen Konzepte in weiteren Versuchsanlagen ausprobiert werden.

Ein wesentliches Kriterium wird dabei, außer der technischen Machbarkeit, die Wirtschaftlichkeit der Windkraftanlage sein. Dazu gehört aber auch, dass diese nicht nur bei den Kosten für die Fertigung und den Aufbau der Anlage berechnet wird, sondern auch auf die gesamte Lebensdauer der Windkraftanlage bezogen wird. Und dazu sind Systeme mit hoher Lebensdauer notwendig, die weitgehend ausfallsicher geringe Unterhaltskosten aufweisen.

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