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Am Prüfstandsantrieb angeschlossen ist die hydraulische Lasteinleitung, bei der durch sechs hydraulische Zylinder Kräfte und Momente auf den Prüfling übertragen werden können. Im dahinterliegenden Umrichterraum wird eine elektrische Netznachbildung realisiert.
© Fraunhofer IWES/IDOM
Windenergie: Teststand DyNaLab
23.09.2013

Simulation: In die 30 Meter hohe Prüfhalle fährt ein Prüfling einer Windenergiegondel auf einem Schwerlasttransporter ein. Das gelbe Hubgerüst ermöglicht Lasten bis zu 420 Tonnen zu heben.
© Fraunhofer IWES/IDOM

Links im Bild ist der Prüfstandsantrieb mit 10 Megawatt Antriebsleistung auf einem Betonfundament zu sehen. Die Gondel ist über ein Palettensystem mit dem Fundament verbunden.
© Fraunhofer IWES/IDOM

Gondeln auf dem Prüfstand

Bald können in Deutschland komplette Gondeln von Windenergieanlagen mit einer Leistung bis zu 10 Megawatt getestet werden. Das Fraunhofer IWES legte dafür am vergangenen Freitag den Grundstein für den Prüfstand DyNaLab. Dieser soll 2014 in Betrieb gehen. 

Neben kompletten Rotorblättern kann das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesysteme IWES künftig auch komplette Gondeln von Windenergieanlagen testen. Mit dem DyNaLab (Dynamic Nacelle Laboratory) wird 2014 in Deutschland erstmals ein Gondelprüfstand im Multimegawattbereich allen Anlagenherstellern zur Verfügung stehen. Dort können Anlagenhersteller aussagefähige Labortests zur Beurteilung und Optimierung von bestehenden und zukünftigen Komponenten sowie Konzepten untersuchen lassen.
„Auf der Basis einer Testinfrastruktur, die die Komplexität des Systems Windenergieanlage fast vollständig und realitätsnah abbilden kann, entstehen auch neue Ansätze für zukunftsweisende Forschungsprojekte, die der gesamten Windindustrie zu Gute kommen“, macht Institutsleiter Professor Andreas Reuter deutlich.

Gondeln am Stück testen

Die technische Zuverlässigkeit der bis rund 400 Tonnen schweren Gondeln bestimmt in hohem Maße die Gesamtverfügbarkeit am Netz. Zurzeit richten Hersteller dafür noch für jede neue Entwicklung eine Prototypenanlage ein; ein sehr zeit- und kostenintensives Verfahren. Der Prüfstand DyNaLab am Fraunhofer IWES soll daher Gondeln bis 10 Megawatt „am Stück“ testen. Gängiges Verfahren ist die Überwachung des Triebstrangs. Das System umfasst etwa sechs bis acht Sensoren – beispielsweise am Hauptlager, Getriebe und Generator. Schon minimale Erschütterungen nimmt das Condition-Monitoring-System (CMS) wahr und erfasst etwa, wenn der Zahnradsatz kurzzeitig zu wenig Öl bekommt. Die Daten werden dann an Überwachungszentren gesendet. Dort entscheidet sich, ob und was zu welcher Zeit unternommen wird. Ausfallszeiten sollen so verkürzt, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit verbessert und die Lebensdauer der Anlagen erhöht werden. Serielle Schäden an Bauteilen sollen damit frühzeitig erkannt werden.

Modularisierung und Standardisierung

Um sich auf einem zunehmend internationaleren Herstellermarkt zu behaupten und die ambitionierten politischen Ziele für den weiteren Ausbau der Windenergienutzung zu erreichen, sind neben allen technischen Eigenschaften die Investitionskosten ein wichtiger Faktor. Dieser Entwicklungstrend führte auch in anderen Industriezweigen zum Erfolg: die Modularisierung und Standardisierung, speziell für getriebelose Anlagen im Leistungsbereich zwei bis drei Megawatt. Ziel zukünftiger Arbeiten ist hier die Erarbeitung und Validierung von Schnittstellendefinitionen für Triebstrangkomponenten und Anlagensubsystemen zusammen mit Industrie- und Forschungspartnern.

Zusammenarbeit und Förderung

Die technischen Anforderungen an diese Test- und Experimentierplattform wurden in enger Zusammenarbeit mit der Windenergiebranche sowie Forschungs- und Entwicklungspartnern definiert. Technologieentwicklungen und industrienahe Forschung rund um das mechatronische Subsystem Triebstrang bilden zukünftig einen weiteren Schwerpunkt. DyNaLab wird mit insgesamt 30 Millionen Euro vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), von der EU im Rahmen des EFRE-Programms sowie dem Land Bremen gefördert.

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