Blattlager fit machen für neue Anlagengeneration

Im Forschungsprojekt HAPT (kurz für Highly Accelerated Pitch Bearing Test) schaffen Forscher des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Nordwest, des Instituts für Maschinenkon-struktion 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 Mio. Euro.

Bei Windenergieanlagen (WEA) der 7-10 MW-Klasse trifft der Wind auf bis zu 80 m 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 zuschlagen. 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 WEA-Komponenten ein,“ erläutert Prof. Dr. Jan Wenske, stellvertretender Institutsleiter den IWES-Beitrag im Projekt. 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 reduziert. 

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