Effizienter, kostengünstiger und weniger wartungsintensiv sollen künftige Windenergieanlagen (WEA) sein. Hierfür sind Veränderungen am Antriebsstrang von WEA notwendig, denn wenn hier eine zentrale Komponente aufgrund eines Schadens ausfällt, kann es zu einem längeren Stillstand der Anlage und damit zum Ausfall der Windstromproduktion kommen. Da getriebelose bzw. direkt angetriebene WEA mit einer geringeren Anzahl an Komponenten auskommen und auf diese Weise weniger schadensanfällig sind, gilt diese Anlagentechnologie als zukunftsweisend.

Robuste Anlagen durch integrierte Bauweise
Der integrierte Nabengenerator des Fraunhofer IWES und der Forschungsgruppe Windenergie (FITT gGmbH) der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes steht für ein neues, getriebeloses Konzept von Antriebssträngen für WEA. „Durch eine modulare, kompakte Bauweise sollen Material und Kosten gespart sowie eine höhere Robustheit der Anlage mit geringer Störanfälligkeit erzielt werden“, erläutert Patrick Tober, Projektleiter Komponenten und Fertigung am Fraunhofer IWES, das Vorhaben. Kernkomponente des neuen Konzepts ist die integrierte Generatorbauweise. Hierbei sind die Rotorblätter direkt auf dem Generator angebracht und nicht wie bisher mit einer Nabe vor dem Maschinenhaus verbunden. Neu ist auch die Leichtbauweise, mit der logistische Probleme überwunden werden können, denn der Transport und die Installation der schweren WEA-Komponenten sind vor allem auf dem Meer aufwändig und kostenintensiv.

Im Projekt sollen darüber hinaus weitere innovative Ansätze wie z.B. die vollständig gekapselte oder offene Bauweise des Generators, die reduzierte Komponentenzahl sowie das Kühlsystem im Hinblick auf Kostensenkung und Ertragssteigerung untersucht werden. Erforscht wird darüber hinaus, wie die Turmkopfmasse reduziert und eine durchgängige Leichtbauweise gewährleistet werden kann. Eine Standardisierung von Komponenten und Schnittstellen sowie Möglichkeiten der Serienfertigung stehen ebenfalls im Fokus des Projekts. Künftig soll der Nabengenerator in direkt angetriebenen WEA im Leistungsbereich ab 3 MW zum Einsatz kommen.

Gesamtbudget über 1.5 Mio. Euro
Das Projekt „Leichtbau-Windturbine mit direkt integriertem Nabengenerator“ wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördert (Kennziffern 0325423A und 0325423B). Es hat ein Gesamtbudget von 1.55 Mio. Euro und läuft noch bis zum 31. Dezember 2015.

Text: Fraunhofer IWES