Die Fuhrländer AG, ein deutscher Hersteller von Windkraftanlagen - Slogan: "Friendly Energy - Friendly World" entwickelt in aller Welt gemeinsam mit Partnern und Kunden vor Ort Windprojekte von der kleinen Einzelanlage bis zum schlüsselfertigen Multi-Megawatt-Park. Die Firma aus dem Westerwald stellt dabei gerne ihr Knowhow zur Verfügung und lädt Partner ein zur Kooperation. Vor kurzem hat der Hersteller eine neue Windkraftanlage entwickelt, die drehzahlvariable FL 2500, deren Technologie im Folgenden als Beispiel für die technologische Entwicklung dargestellt wird. Diese Anlage der 2,5 MW-Klasse, entwickelt von dem erfahrenen W2E-Team, setzt neue Maßstäbe bei der Windstromproduktion. Sie lässt sich optimal auf alle Standortverhältnisse und Windzonen anpassen. Drei Rotorgrößen von 80, 90 und 100 m stehen zur Verfügung für Stark-, Normal- und Schwachwind-Regionen. Mit Stahlrohrtürmen von 65 bis 100 m und Gittermasten bis 160 m Nabenhöhe lassen sich Binnenland- und Küstenstandorte gleichermaßen wirtschaftlich erschließen. Auch die Nutzung in Waldgebieten ist möglich.
Doch zu einer sehr wirtschaftlichen Windstrom-Produktion gehört noch mehr: So sorgt ein integriertes Kran/Winden-Konzept und der wartungsfreundliche Aufbau der Anlage für minimierte Betriebs- und Versicherungskosten. Denn der Austausch von Komponenten ist damit ohne teuren Schwerlast-Autokran möglich. Das senkt Stillstandszeiten und Reparaturkosten.
Legende zum Schnitt durch das Maschinenhaus:
Das neue Antriebsstrang-Konzept der FL 2500 hat mehrere Ziele: Es macht die Anlage leiser, kompakter und leichter und verringert die Montagezeiten in der Fertigung und während der Errichtung. Möglich wird dies durch ein neuartiges, schlupflos gehärtetes Rotorlager, das zwischen Rotornabe und Maschinenträger sitzt. Quer- und Schubkräfte vom Rotor belasten dadurch nicht mehr das Getriebelager. Denn sie werden direkt über den verstärkten Maschinenträger in den Turm abgeleitet. Dieses Konzept wirkt sich natürlich positiv auf die Lebensdauer des Getriebes aus. Außerdem ist die Begehbarkeit der Nabe ohne das Verlassen des Maschinenhauses möglich, und es ergibt sich eine bessere Klimatisierung der Nabentechnik.
Die Testphase ist erfolgreich abgeschlossen: Das mehr als 90 Tonnen
schwere Maschinenhaus der FL 2500. © Fuhrländer
Die FL2500 besitzt ein neuartiges Sicherheitssystem, das heute schon die Forderungen aus der europäischen Maschinenrichtlinie und die Vorschriften des Germanischen Lloyd erfüllt. Erstmalig wurde das Sicherheitskonzept auf Basis einer Gefahrenanalyse durchgeführt, um die Sicherheit für Personen (Servicetechniker, Betreiber, Besucher) und der Maschine zu erhöhen. Die Auslegung erfolgt entsprechend der Kategorie 3 der Maschinenrichtlinie. Das Sicherheitssystem reagiert auf auslösende Geräte und Signale wie Not-Aus, Vibrationsschalter, Grenzwertrelais Leistung und Drehzahl, Überstromschutz, Leitungsverdrillung, Fehler Pitch-System und Betriebsführung, Transformatorschutz, Brandschutz selektiv. Durch eine ereignisorientierte, differenzierte Auslösung der Aktuatorebene werden Kräfte und Drehmomente als Extremlasten reduziert, was einen deutlich geringeren mechanischen Verschleiß z. B. der Bremsen und des Getriebes bewirkt und eine höhere Lebensdauer sowie Kostenreduktion durch Einsparung von Material oder längere Betriebszeiten ergibt.
Die Nabe der FL 2500. © Fuhrländer
Selbst wenn eines der Hauptkomponenten der FL 2500 wie Rotorblatt, Lager, Getriebe, Generator ausfallen sollte, benötigt der Betreiber für den Austausch dieser schweren Teile keinen teuren Autokran. Denn die Anlage verfügt über Krantraversen im Maschinenhaus. Der dazugehörige Kran braucht nur einmal pro Service-Stützpunkt angeschafft zu werden oder wird vom Anlagen-Hersteller zur Verfügung gestellt. Über eine große Bodenklappe direkt hinter dem Turm werden die bis zu 25 t schweren Komponenten wie Getriebe und Generator abgelassen bzw. ins Maschinenhaus gezogen. Dieses zum Patent angemeldete Konzept sorgt für deutlich geringere Kosten und kürzere Reparaturzeiten. Das senkt u. a. auch die Versicherungsprämien.
Der 25-Tonnen-Kran mit Winde, © Fuhrländer
Die Entwickler haben dem Pitch-System ein intelligentes Steuerverfahren zugeordnet, mit dem das für pitchgeregelte Anlagen typische, lastspitzenerzeugende Luv-Nicken des Turmkopfes während schneller positiver Blattverstellvorgänge reduziert wird. Das Verfahren wirkt außerdem belastungsreduzierend während der Bremsvorgänge sowie während der Reaktion auf Böen. Außerdem neu: Die in der Nabe platzierte „Pitch Logic Unit“ ermöglicht das vorzeitige Erkennen von Überdrehzahlzuständen und vermeidet hohe Anlagenschübe. Im Gegensatz zu herkömmlichen Steuerungen kann die FL 2500 auf solche Zuständen reagieren, ohne dass die Anlage in Überdrehzahl läuft.
Ein bisher einmaliges Verfahren reduziert die Lasten der Maschinenbauteile der FL 2500 um bis zu 25%. Damit wird es möglich, auf Basis gleicher Maschinenbauteile zukünftig vergleichsweise deutlich größere Rotorflächen zu realisieren. Das Verfahren basiert auf komplexen Regelungsstrukturen, die technologisch neue Maßstäbe setzen. Aufwändige Simulationen haben gezeigt, dass diese neuen innovativen Ansätze funktionieren.
Die neue Pitch Logic Unit (PLU) bietet den Vorteil, ein modulares, sicheres, robustes und einfaches Pitch System zu realisieren. Alle Pitch-Funktionen werden in der PLU betriebsführungsunabhängig vereinigt. Die Anpassung an verschiedene Bussysteme ist möglich. Wenige einfache Schnittstellen verlaufen zu robusten Standard-Industriegeräten. Ein Li-Ionen-Akkumulator sichert ein hochverfügbares, langlebiges, wartungsfreiesp, das in einem weiten Temperaturbereich betrieben werden kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen sind Ladegeräte, Bremschopper und Zuschalteinrichtungen nicht erforderlich. Der eingangsseitige Gleichrichter braucht nicht für die Spitzenlast ausgelegt zu werden. Das sehr gute Energie-Gewichts-Verhältnis ermöglicht höchste Sicherheit und Verfügbarkeit bei Netzausfall.
Sämtliche Kabelverbindungen der FL 2500 werden als geprüfte Konfektionen mit hochwertigen Harting-Industrie-Steckverbindern ausgeführt. Dadurch verringern sich die Montagezeiten. Da Schaltschränke, Leitungen sowie Aggregate bis zur Schnittstelle herstellerseitig geprüft werden, sinkt die Fehlerquote bei der Montage der Gondel und der Nabe gegen Null.
Der Prototyp wurde im September 2006 auf einem 160 m Gittermast an einem Standort in Brandenburg errichtet. Da das Konzept in den vergangenen Monaten genug Zeit hatte, auszureifen, wird die Fuhrländer AG kurz danach die Serienfertigung aufnehmen.