Große Windenergieanlagen profitieren von innovativer Getriebetechnik

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Sehr oft in der Diskussion steht die Frage, welches Antriebskonzept bezüglich des Gewichts, der Kosten und der Wirtschaftlichkeit den anderen überlegen ist. 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 (Bild 3). 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.

Bezüglich der Kosten für den Antriebsstrang erhält man ein sehr ähnliches Ergebnis. Bei Direktantrieben schlägt sich der höhere Materialaufwand direkt in den Kosten nie-der. Deutlich günstiger sind Antriebslösungen mit Getriebe. Die Kosten für die Getriebekonzepte mit Synchrongenerator sind höher als bei einem Antriebssystem mit einem doppelt gespeisten Asynchrongenerator. Dies liegt hauptsächlich an den höheren Kosten für den Vollumrichter, der bei Synchrongeneratoren benötigt wird.

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 bietet die Wirtschaftlichkeit der Antriebskonzepte mit Getriebe Vorteile. Außerdem ist die Produktion von Getrieben weniger sensibel gegenüber Preissteigerungen bei Rohstoffen wie Magneten, Kupfer und Stahl als die von Direktantrieben. Daher wird der Anteil der Windenergieanlagen mit Getriebe auch in Zukunft weiter steigen.

Moderne Pitchsysteme garantieren eine optimale Leistungsregelung innerhalb des gesamten Betriebsbereichs einer Windenergieanlage. Für die Rotorblattverstellung bietet Rexroth sowohl elektromechanische als auch hydraulische Lösungen. Elektromechanische Pitchantriebe, platzsparend in der Nabe installiert, bestehen jeweils aus einem kompakten, zwei- oder dreistufigen Planetengetriebe, einem Abtriebsritzel und einem wartungsfreien Asynchronmotor.

Auch hydraulische Rotorblattverstellungen zeichnen sich durch geringes Bauvolumen, dezentrale Intelligenz und hohe Zuverlässigkeit aus. Dabei übernehmen busfähige Proportionalwegeventile komplexe Regelungsaufgaben und sorgen so für eine hohe Regeldynamik. Mit der aufgelösten Bauweise der hydraulischen Einheiten gestaltet sich der Einbau in der Windturbine sehr flexibel. Sowohl die mechanische als auch die hydraulische Rotorblattverstellung kommen in modernen Anlagen zum Einsatz. Der Anlagenhersteller entscheidet, welche Merkmale und Eigenschaften ihm vorrangig von Bedeutung sind.

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