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Werkstoffe

Nichts dreht sich ohne Hightechstähle

19.11.2008 | Autor / Redakteur: Susanne Wagner / Josef-Martin Kraus

Kennzeichnend für die einbaufertigen Getriebekomponenten ist eine Kombination aus verschleißfester Oberfläche und zähem Kern. Bild: Winergy
Kennzeichnend für die einbaufertigen Getriebekomponenten ist eine Kombination aus verschleißfester Oberfläche und zähem Kern. Bild: Winergy

Über 100 m lange Rotorblätter, die sich mit bis zu 6 m/s drehen und bei bögigem Wind hoher Schlagbeanspruchung ausgesetzt werden, stellen höchste Anforderungen an das Getriebe großer Windenergieanlagen. Der Stahl für die geschmiedeten Getriebeteile muss eine hohe Verschleiß- und Dauerfestigkeit haben, aber auch eine hohe Zähigkeit und Homogenität.

Diese Eigenschaften müssen sich in den Schmiede-Vorprodukten, in großen Blöcken, widerspiegeln. Das können nur wenige Stahlerzeuger. Doch weltweit boomt der Markt für Windenergie. Damit steigt auch die Nachfrage nach hochwertigen Edelstahllegierungen. Laut dem Bundesverband Windenergie e. V. verbaut allein die deutsche Windkraftindustrie bei der Produktion neuer Windräder pro Jahr rund 1 Mio. t Stahl. Das ist dreimal so viel, wie der Schiffbau benötigt.

Windkraft stellt hohe Ansprüche an Stahl

Die verwendeten Werkstoffe müssen enormen Belastungen sowie häufig variierenden Kräften trotzen. Zum Beispiel im Bereich der Windradgetriebe: Um einen guten Wirkungsgrad bei der Energiegewinnung zu erzielen, wird die vergleichsweise langsame Rotordrehzahl, die im Bereich von 6 bis 20 min–1 liegt, in eine Generatordrehzahl zwischen 900 und 2000 min–1 übersetzt.

Bezogen auf die gesamte Laufzeit einer modernen Windenergieanlage entspricht dies einer Getriebeleistung von rund 144 Mio. Umdrehungen der Rotorwelle oder 15 Mrd. Umdrehungen der Generatorwelle. Voraussetzung für diese Leistung ist eine enorm hohe Verschleiß- und Dauerfestigkeit des Stahls. Eine hohe Zähigkeit ist Voraussetzung, um der schlagartigen Beanspruchung standzuhalten, der das Material bei böigem Wind ausgesetzt ist.

Maßgeschneiderte Edelstähle für Windkraftanlagenbauer

„Um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden, kommen in der Windkraftindustrie maßgeschneiderte Edelstähle zum Einsatz“, berichtet Dr. Armin Krabiell, Vertriebsleiter Spezialprodukte bei der Deutschen Edelstahlwerke GmbH, Witten. Die Entwicklung solcher Edelstahllegierungen zählt zu den Kernkompetenzen der Deutschen Edelstahlwerke, eines Unternehmens der Schmolz + Bickenbach-Gruppe. F

ür einen führenden Anbieter von Antriebssystemen für Windkraftanlagen hat der Stahlproduzent beispielsweise in Kooperation mit den Getriebeherstellern einen speziellen Edelbaustahl entwickelt, der auf die Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften nach der abschließenden Wärmebehandlung beim Kunden abgestimmt ist. Um diese Eigenschaften „einzustellen“, durchläuft der Werkstoff aufwändige Produktions- und Weiterverarbeitungsprozesse.

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