Triebstrang – Ein Überblick

Die Gondel enthält den gesamten Maschinensatz. Sie ist wegen der notwendigen Windrichtungsnachführung drehbar auf dem Turm gelagert.

Transport einer Gondel, die den Triebstrang enthält, Photo by Fuhrländer



Komponenten des Triebstrangs

Der Triebstrang besteht aus folgenden Komponenten:


Für die Anordnung der Komponenten gibt es viele Varianten, sie variiert von Hersteller zu Hersteller.

Für diese Komponenten setzen Zertifizierungsgesellschaften Vorgaben bezüglich Geräusche/Lärmemissionen, Schwingungsverhalten und Lastprofile fest. Dies ist insofern sehr wichtig, als diese Komponenten sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind.

Triebstrang: Mit Getriebe


Triebstrang: Direktantrieb



1. Rotorwelle mit Lagerung

Die Rotorwelle stellt die Verbindung zwischen Rotor und Getriebe her. Sie wird auch als langsam laufende Antriebswelle bezeichnet.



2. Getriebe

Das Getriebe wandelt die vom langsam laufenden Rotor (hotlink) erzeugte Drehzahl von ca. 18-50 U/min in die für den schnell laufendem Generator notwendige Drehzahl von ca. 1.500 U/min vor.


Josef Brenner, Materialpruefer, Firma Eickhoff in Bochum.
© Jan-Peter Boening (www.unendlich-viel-energie.de)


Josef Brenner, Materialpruefer, Firma Eickhoff in Bochum.
© Jan-Peter Boening (www.unendlich-viel-energie.de)


© BWE


Als Getriebe werden Stirnradgetriebe und Planetengetriebe eingesetzt.

Wird für die Anlage ein speziell entwickelter hochpoliger Ringgenerator mit großem Durchmesser verwendet, kann das Getriebe entfallen. Dies ist deshalb interessant, da Getriebe eine Reihe von Nachteilen besitzen, wie etwa Verschleiß, Wartungsaufwand oder Lärmemissionen (siehe getriebelose Anlagen) (hotlink to report An Example for a Direct Drive System by Enercon).



3. Kupplung und Bremse

Die Kupplung befindet sich zwischen Hauptwelle und Getriebe ist aufgrund der enormen Drehmomente eine starre Kupplung.


Bremse

Es gibt generell zwei Arten von Bremsen – aerodynamische Bremssysteme und mechanische Systeme

Die Zertifizierungs-Richtlinien des Germanischen Lloyd schreiben zwei voneinander unabhängige Bremssysteme vor: Aerodynamische Bremsen (durch verstellbare Blattspitzen bzw. Verdrehung des gesamten Rotorblattes) und eine andere Bremse. Letztere ist bei größeren Windkraftanlagen zumeist eine mechanische Scheibenbremse. Diese wird vor hauptsächlich dann benützt, wenn die aerodynamische Bremse versagt oder die Anlage repariert wird.

Die Art der mechanischen Bremse hängt von der Art der Leistungsregulierung ab. Bei Anlagen mit Stall-Regelung muss die mechanische Bremse im Notfall die gesamte Bewegungsenergie des Rotors und des Generators aufzunehmen können und deshalb sehr leistungsfähig sein. Bei Anlagen, die Rotorblätter aerodynamisch abbremsen können (Pitch-Regelung), kann die mechanische Bremse kleiner ausfallen.



4. Generator

Der Generator einer Windkraftanlage wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie um.

Bei leistungsstärkeren Windkraftanlagen werden am häufigsten doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren verwendet. Diese ermöglichen im Gegensatz zum herkömmlichen Asynchrongenerator, die Betriebsdrehzahl in Grenzen zu variieren.

Generell kann man zwischen Asynchrongeneratoren und Synchrongeneratoren unterscheiden. Asynchrongeneratoren, die zumeist eingesetzt werden, erlauben eine Synchronisation mit dem Netz und sind robust und wartungsarm. Jedoch kommen auch Synchrongeneratoren zum Einsatz, die über einen höheren Wirkungsgrad verfügen. Synchrongeneratoren können direkt oder über einen Wechselrichter an das Stromnetz gekoppelt werden. Sie benötigen jedoch eine aufwändige Zusatzeinrichtung zur Netzsynchronisation.

Alle Generatoren müssen gekühlt werden. Meist kommt ein Ventilator für eine Luftkühlung zum Einsatz. Manchmal wird auch eine Wasserkühlung verwendet.

Langsam drehende, vielpolige Ringgeneratoren ermöglichen es – wie oben bereits dargestellt -, auf das Getriebe zu verzichten.



Links und Literatur



Text:
WWEA World Wind Energy Association
www.wwindea.org