Herausforderung Windenergie

geschrieben von Gabi Olpp am 03.08.2018

Windenergie gehört zu den am schnellsten wachsenden Energieformen der Stromerzeugung weltweit

China, USA, Deutschland, Indien, Spanien und England sind die sechs Länder, die den weltweiten Windenergiemarkt in Bezug auf installierte Leistung dominieren. China ist nach wie vor der bedeutendste Markt. Die höchsten Wachstumsraten verzeichnet derzeit die Region Asien.

Windenergieanlagen sind moderne Kraftwerke. Sie funktionieren nach einem einfachen Prinzip. Die Bewegungsenergie des Windes wird von den Rotorblättern in eine Drehbewegung und mittels Generator in elektrischen Strom umgewandelt. Windenergieanlagen sind nachhaltig, bieten Flexibilität und konstant fallende Energiekosten. Daher bieten sich für diese Technologie extreme Wachstumschancen.

Welche Rolle spielt Hydraulik in Windenergieanlagen?

Die in Windenergieanlagen eingesetzte Technik hat ein so hohes Qualitätsniveau erreicht, dass die Windenergie-Anlagen heute eine technische Verfügbarkeit von etwa 98 % erreichen. Dabei darf der jährliche Wartungsaufwand mehr als 2-3 % der Investitionskosten nicht übersteigen. Dies wiederum bedeutet, dass hydraulische Komponenten und Steuerungen heutzutage äußerst zuverlässig arbeiten und langlebig sein müssen, um diesen hohen Verfügbarkeitsgrad zu garantieren.

Die Komponenten von Bucher Hydraulics haben sich in Funktionen wie Pitch-Verstellung, Azimut- und Rotorbremse, sowie in der Bereitstellung hydraulischer Energie durch Aggregate einen ausgezeichneten Ruf erarbeitet. Viele namhafte Systemintegratoren greifen seit Jahrzehnten auf unsere zuverlässigen, langlebigen Komponenten, Systeme und Subsysteme zurück, weil sie einen hohen Grad an Funktionszuverlässigkeit erreichen.

Maßgeschneiderte Lösungen für spezifische anwendungsbezogene Herausforderungen

Um die optimale Lösung für Windenergieanlagen zu liefern, entwickeln wir kundenspezifische Subsysteme, die auf unseren bewährten, qualitativ hochwertigen Standardkomponenten basieren und dadurch perfekt aufeinander abgestimmt sind – ein Subsystem ist dabei viel mehr als die Summe seiner Teile.

Überblick über unser Produktportfolio

Bucher Hydraulics bietet Komponenten und Subsysteme für folgende Funktionen

Pitchverstellung – feinfühlig, sicher und wirtschaftlich am Wind

Pitchantriebe sorgen nicht nur für einen optimalen Leistungsfluss, sie sind auch für die Sicherheit der gesamten Anlage bei Starkwind und Sturm verantwortlich. Mit dem Pitch-Regelungs-Prinzip – Blattwinkelverstellung – wird über die Elektronik und Hydraulik jeder einzelne Flügel stufenlos verstellt. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten die vom Energieabnehmer gewünschte elektrische Leistung erzielt wird. Wird kein Strom benötigt, stellen sich die Blätter beispielsweise aus dem Wind. Dadurch werden ungewollte Beschleunigungen des Rotors vermieden und die Rotornabe vor extremen Belastungen geschützt.

Rotorbremse und Verriegelung – Regeln und Sichern hoher Kräfte für Wartungsarbeiten oder Stilllegung von Anlagen

Damit sich der Rotor nicht ungewollt in Bewegung setzt, werden in Anlagen mit kleinerer elektrischer Leistung und „Stall-Regelung“ meist passive Bremsen verwendet. Das Lösen der Bremse erfolgt dabei durch Druckaufbau, Bremsen durch integrierte Federpakete.

Im Megawatt-Bereich hingegen werden aktive Bremsen verwendet. Hier werden die Bremsen durch Druckaufbau betätigt und durch Druckabbau gelöst. Rückholfedern unterstützen die Entlastung, indem sie die Bremsbeläge von der Scheibe wegziehen.

Erfolgt die Bremsung durch eine ungeregelte Schalthydraulik, können im ganzen Antriebsstrang sehr hohe Drehmomente auftreten, welche häufig Ursache für Schäden sind. Um den Bremsvorgang feinfühlig zu gestalten, empfiehlt es sich, die Bremsung per Druckregelung zu steuern. Bei Stillstand des Rotors kann dieser mittels hydraulisch betätigtem Bolzen zusätzlich verriegelt werden.

Azimutbremse – Schutz hochwertiger Anlagenteile

Die Azimutbremse dient dazu, die Gondel in der richtigen Position zum Wind zu halten. Muss die Gondel infolge Änderung der Windrichtung nachgeführt werden, so erfolgt dies über den Turmdrehkranz mittels elektromotorischen Antrieben mit nachgeschaltetem Getriebe. Dazu wird der Festhaltedruck an der Azimutbremse auf einen genau definierten Bremsdruck reduziert. Dadurch wird verhindert, dass Windwechselwirkungen an der Gondel und damit verbundene Kraftrichtungswechsel auf Getriebe und Zahnkranz ungehindert einwirken können. Je nach Hydraulikkonzept erfolgt die Versorgung der Azimutbremsen-Steuerung von der Zentralhydraulik aus oder durch autark angeordnete Kompaktaggregate mit drucküberwachtem Membranspeicher.

Schmieren, filtern und kühlen – entscheidend für die Lebensdauer

Aufgrund der hohen Leistungsanforderungen werden verstärkt synthetische Getriebeöle auf Polyalphaolefin- und Esterbasis oder auch Polyglykole eingesetzt. Sie zeichnen sich im Vergleich zu Mineralöl durch ihre hohe Alterungsbeständigkeit und Belastbarkeit sowie durch geringere Reibung und reduzierte Verlustleistung aus. Längere Wartungsintervalle und der höhere Wirkungsgrad führen zu beträchtlichen Vorteilen hinsichtlich der Anlagenoptimierung. Die Nutzung dieser Vorteile bedingt jedoch erhöhte Anforderungen an Sauberkeit und Temperatur des Getriebeöls, die ständig überwacht werden müssen. Zu diesem Zweck wird meist ein Nebenstrom-Aggregat zur Filtrierung und Kühlung eingesetzt.

Effizienzgrad und Lebensdauer einer Anlage nehmen bei Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien einen extrem hohen Stellenwert ein: Eine optimale Schmierung verhindert die Abnutzung von beweglichen Komponenten und Verlustleistungen. Damit werden langjährige wartungsarme Betriebszyklen garantiert.

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Um mehr darüber zu erfahren, kontaktieren Sie unseren Application Manager Renewable Energies

Andreas Gruetter

Tel. +41 33 672 61 22

andreas.gruetter@bucherhydraulics.com

 

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