Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
6
Der Triebstrang
6.1 Einleitung
Die in diesem Kapitel als Windkraftanlagen bezeichneten Maschinen dienen zur Erzeugung
von elektrischer Energie. Als Antrieb dieser Maschinen kommt ein Rotor zum Einsatz, der
als Repeller dem Wind kinetische Energie entzieht und diese als mechanische Leistung in
das Kraftwerk einleitet. Diese mechanische Leistung setzt sich wie bei jedem konventionellen
Kraftwerk aus einer rotatorischen Bewegung und der Kraft dieser Bewegung, dem Drehmo-
ment, zusammen.
P
mech
=
M
·
!
=
M
·
2
·
º
·
n
Übertragen wir den o. g. Begriff Kraftwerk jetzt auf die Windenergie, dann könnte man ihn
durch die Gondel ersetzen. Diese Gondel, auch als Maschinenhaus bekannt, beherbergt die
zur Energieerzeugung benötigte Technik. Die drehenden Teile, also die Drehmoment übertra-
genden, werden dabei als Triebstrangkomponenten bezeichnet. Betrachtet man diese Kom-
ponenten als ein Ganzes, spricht man von dem Triebstrang. Er beginnt beim Rotor und endet
zumeist beimGenerator. Da diverse Anordnungen und Variationen der Komponentenmöglich
sind, gibt es viele unterschiedliche Triebstrangkonzepte und das Innovationspotenzial ist sehr
hoch. Das gewählte Konzept hat großen Einfluss auf die Kopfmasse und die Kosten (ca. 30%
Anteil an den Gesamtkosten) einer Windkraftanlage und beeinflusst die Entwicklung direkt in
der Dimensionierung von Komponenten. Je nach Konzept können in einem Triebstrang mehr
oder weniger Standardmaschinenbaukomponenten eingesetzt werden. Allerdings ist bei der
Auslegung dieser Komponenten auf die spezielle Charakteristik des Antriebsorgans und die
daraus resultierenden Anforderungen zu achten.
Der Rotor überträgt nicht nur Drehmoment auf die Gondel, sondern auch Nick- und Giermo-
mente (siehe Abschnitt
6.7)
. Diese Lasten müssen bei einer Auswahl und Auslegung berück-
sichtigt werden. Aufgrund der schlechten Zugänglichkeit, die aus der Anordnung auf einem
Turm resultiert, stellen Schäden aus mangelhafter Auslegung eine enorme wirtschaftliche Be-
lastung dar.
Der Wind als spezielles Antriebsmedium ist aufgrund seiner nicht konstanten Richtung und
Verfügbarkeit für die Technik eine besondere Herausforderung. Auch wenn sie nicht direkt
dem Thema Triebstrang zugeordnet werden können, sollen die Windrichtungsnachführung
und die Blattwinkelverstellung in den folgenden Abschnitten kurz erläutert werden.
Da, wie schon in vorangegangenen Kapiteln beschrieben, prinzipiell verschiedene Rotortypen
zur Drehmomenterzeugung möglich sind, möchte ich an dieser Stelle darauf verweisen, dass
hier nur Windkraftanlagen mit horizontaler Achse behandelt werden.
