14.03.2006
Dr. Andreas Basteck:
 

Voith revolutioniert Getriebe von Windkraftanlagen

Große Windkraftanlagen benötigen bislang einen Getriebestrang und eine Leistungselektronik von erheblichen Ausmaßen und Massen, die in der Gondel untergebracht werden müssen. Das neue drehzahlvariable hydrodynamische Getriebe von Voith Turbo nimmt nicht nur einen kleineren Bauraum in Anspruch, sondern sorgt auch dafür, dass ein bislang üblicher Frequenzumrichter überflüssig wird, denn der Generator wird mit einer konstanten Drehzahl bedient. Dies macht den Einsatz eines Synchrongenerators möglich, der sich durch sehr gute Netzverträglichkeit auszeichnet. Schon allein der Wegfall von Massen von bis zu 150 Tonnen in rund 100 Metern Höhe gegenüber 5 MW Turbinen mit langsam laufenden Generatoren führt zu bedeutenden Kostenreduzierungen. Dies erläuterte Dr. Andreas Basteck von Voith Turbo Crailsheim, der von Solar mobil Heidenheim zu einem Vortrag eingeladen worden war.

Dr. Basteck sah den Zeitpunkt, ab dem sich Windkraft bei konstantem Windangebot rechnet, für gekommen. Er setzte den „break even point“ bei 38 Dollar pro Barrel Öl an. Auch aus Gründen der unabhängigen Energiesicherung müssten neue Energieformen aufgebaut werden, so der Referent. Die Windkraft habe die Wasserkraft an installierter Leistung in Deutschland bereits eingeholt. Weltweit herrsche ein regelrechter Run auf die Windkraft, so dass die Anlagenbauer den jetzigen Bedarf nicht mehr decken können. Chancen lägen auch bei Offshore-Windkraftanlagen. „Diese stellen eine große Herausforderung dar und wir stehen erst am Anfang“, sagte Dr. Basteck, der Technischer Leiter Regelbare Antriebe der Voith AG in Crailsheim ist.

Eine der Herausforderungen ist, die Zuverlässigkeit der Anlagen zu erhöhen. Die junge Windkraftanlagenindustrie schlage sich noch mit hohen Ausfallraten herum. Dies liege vor allem an der Dynamik, die auf die Antriebswelle wirkt. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 1:100 werde meist ein dreistufiges mechanisches Getriebe verwendet. Zwar würden große Windkraftanlagen über eine Pitch-Steuerung (Verstellung der Rotorblätter) in der maximalen Leistung begrenzt, jedoch würden Windböen zu erheblichen Stößen und mechanischem Verschleiß führen. WinDrive, so der geschützte Name des neuen Voithgetriebes, kann nicht nur variable Drehzahlen aufnehmen und zu einer konstanten Drehzahl umwandeln, sondern auch solche Stöße glätten. Die Kraftübertragung, bzw. die Drehmomentwandlung erfolgt dabei durch Öl im hydrodynamischen Wandler, der aus einer Pumpe, einer Turbine und einem Stator besteht. Ein Pumpenrad nimmt die mechanische Energie auf und überträgt sie auf das Strömungsmedium Öl. Die Strömungsenergie wird mittels des Turbinenrads wieder in mechanische Energie umgewandelt. Die Regelung erfolgt mittels Leitschaufelverstellung am Leitrad in Millisekunden. WinDrive reduziert damit nicht nur die Verschleißkräfte, die auch auf das Getriebe wirken, sondern erzielt verbessert auch die Wirkungsgrade und die Leistungsregelung der Windturbine.

Voith besitzt laut Dr. Basteck seit den 50er-Jahren Erfahrung mit hydrodynamischen Getrieben, insbesondere auf Öl- und Gasplattformen und sieht sich für die neue Anwendung bestens gerüstet. Das „Vorecon“, das im zweistelligen Megawattbereich betrieben wird, befinde sich seit vielen Jahren unter schwierigsten Bedingungen im Einsatz. Mit dem neu entwickelten und in Crailsheim an einem Versuchsstand auf Herz und Nieren geprüften WinDrive lasse sich ein Maximum an Zuverlässigkeit garantieren, wie es die Betreiber von On- und Offshore-Windparks fordern. Laut Referent soll der erste WinDrive im November seinen Betrieb in einer Zwei-Megawatt-Windenergieanlage von EU-Energie (ehemals DeWind GmbH) aufnehmen.