Blattlager für neue Anlagengeneration

Werkstoffe 13. 03. 2016
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Im Forschungsprojekt HAPT (kurz für Highly­ Accelerated Pitch Bearing Test) schaffen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Nordwest, des Instituts für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) der Leibniz Universität Hannover gemeinsam mit der Unternehmensgruppe IMO Grundlagen für die Weiterentwicklung von Blattlagern. Auch der von den Herstellern angestrebte Einsatz von Individual Pitch Control Systemen zur Lastenreduktion soll durch die Projektergebnisse möglich werden. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt mit 10,7 Millionen Euro.

Bei Windenergieanlagen der 7- bis 10-MW-Klasse trifft der Wind auf bis zu 80 Meter lange Rotorblätter. Blattlager, die Verbindung zwischen Nabe und Rotorblättern, sind der Flaschenhals bei der Entwicklung von Anlagen dieser Größenordnung: Durch die Größe der Rotorblätter kommen Effekte zum Tragen, die bei kleineren Anlagen schon erkennbar sind, aber noch nicht voll zuschla-
gen. Unter der steigenden Last können sich Fehler im Blattlager potenzieren und die Anzahl der Schäden steigen. Gleichzeitig gibt es kaum Erkenntnisse, wie diese Fehler entstehen. Dadurch stößt die erfahrungsbasierte Auslegung der Blattlager, die gängige Praxis der Hersteller, an ihre Grenzen.

Eine Möglichkeit, Lasten zu reduzieren, die auf die Struktur der Windenergieanlage wirken, ist Individual Pitch Control (IPC), das die Lasten an den einzelnen Rotorblättern aneinander angleicht und insgesamt reduziert. Weil sichere Aussagen über die Eignung von Blattlagern für den Einsatz von IPC noch nicht vorliegen und auch die Anforderungen an die Blattlager durch den IPC-Einsatz steigen, zögert die Branche beim Einsatz der zukunftsträchtigen Technologie.

Diese Unsicherheiten wollen die Forscher mit dem Projekt HAPT beseitigen, in dem sie einen Prüfstand für Blattlager und eine Methode zur Lebensdauerberechnung entwickeln. Mit beschleunigten Prüfverfahren sollen 20 Jahre Betriebshistorie verdichtet und während einer sechsmonatigen Testdauer simuliert werden. Im Sinne der strategischen IWES-Ziele bringen wir im Projekt unsere Methodenkompetenz für den Test von Anlagenkomponenten ein, so Prof. Dr. Jan Wenske, stellvertretender Institutsleiter. Für die Industrie werden so Voraussetzungen für die rechnerische Auslegung der Blattlager geschaffen, die Dimensionierung­ wird exakter, der Einsatz von IPC zuverlässig ermöglicht und die Stromgestehungskosten werden reduziert.

Nach IMO-Technikleiter Hubertus Frank wird die Entwicklung zukünftiger Blattlager­ durch die Testmöglichkeit im Rahmen von HAPT auf neue Füße gestellt. Im Projekt bringt das Unternehmen dafür sein Know-how und die Blattlager für die Tests ein. Positive Effekte sieht auch Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll von der Leibniz Universität Hannover: Er erwartet, dass dieses Projekt die Kompetenzen des Fraunhofer-IWES, der Leibniz Universität Hannover und damit auch der ForWind-Gruppe in beispielhafter Weise zusammenbringen und stärken wird. In Zusammenarbeit mit der Firma IMO wird die WEA-Technologie damit an einem entscheidenden Punkt vorangebracht. Die Projektergebnisse sollen in die zukünftige Standardisierung von Blattlagern einfließen.

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