Getriebe Große Windenergieanlagen profitieren von innovativer Getriebetechnik

Mit der steigenden Leistung von Windenergieanlagen erhöhen sich die Anforderungen an deren Antriebsstrang. Zuverlässigkeit, Gewicht, Kosten und Wirkungsgrad sind die Vergleichskriterien. Mehrheitlich sprechen sie für ein Generatorantriebskonzept mit Getriebe.

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ANDREAS MAIER GmbH & Co. KG

WITTENSTEIN SE

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Bosch Rexroth AG

Windenergie ist rund um den Globus gefragt. Etwa 27 GW Leistung wurden 2008 weltweit neu aufgestellt. Die Anlagenhersteller verzeichnen weiterhin weltweit ein zweistelliges Umsatzwachstum. Jedoch verschiebt sich der Markt zu immer größeren Anlagen. Moderne Windkraftwerke folgen dem Trend zu immer höheren Türmen und längeren Rotorblättern. Einige Rotorblätter sind bereits so lang, dass sie aus Logistikgründen erst am Aufstellort zu einem Flügel verschraubt werden. Eine moderne Antriebstechnik ist wesentlich für die Leistungsfähigkeit dieser Anlagen.

Drei Antriebskonzepte am Markt eingeführt

Basis dafür ist eine innovative Getriebetechnik. Sie besteht bei Rexroth aus Hauptgetrieben zur Erhöhung der Rotordrehzahl auf die Generatordrehzahl. Zu diesen Getrieben, die es in sehr unterschiedlichen Größen gibt, kommen kompakte Pitch- und Azimutgetriebe für die Rotorblattverstellung sowie die Gondelnachführung. Alternativ dazu werden bei Rexroth auch komplette Hydraulikaggregate zur Rotorblatt- und Azimutverstellung gefertigt.

Auf der anderen Seite des Hydraulikprogramms für Windenergieanlagen steht die Versorgung mit Komponenten, zum Beispiel der Ölversorgungseinheit. Beide Antriebstechniken treibt Rexroth seit Mitte der achtziger Jahre für Windenergieanlagen voran, seit dem Entstehen der modernen Windindustrie (Bild 1).

Die durchschnittliche Leistung einer in Deutschland installierten Windenergieanlage lag im vergangenen Jahr bei nicht ganz 2 MW. Moderne Onshore-Anlagen erreichen eine Leistung bis 3,5 MW. Für Offshore-Windparks sind sogar Anlagen mit einer Leistung von 5 MW und mehr geplant. Mit steigender Leistung nimmt die Anlagengröße zu. Damit erhöhen sich auch die Anforderungen an die eingesetzten Komponenten im Antriebsstrang stetig. Drei Antriebsstrangkonzepte sind zu unterscheiden:

• Das mehrstufige, kombinierte Planeten-Stirnradgetriebe befindet sich zwischen der Rotornabe und einer doppelt gespeisten, schnell laufenden Asynchronmaschine. Dieses Antriebsstrangkonzept hat einen Marktanteil von über 80% (Bild 2).
• Beim Direktantrieb sind die Rotornabe und ein groß dimensionierter Ringkerngenerator ohne Getriebe als feste Einheit miteinander verbunden.
• Das dritte Antriebsstrangkonzept basiert auf einem Antrieb mit ein oder zwei Getriebestufen und einem Generator mittlerer Geschwindigkeit.

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