Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
6.2 Blattwinkelverstellsysteme
In Windkraftanlagen mit Horizontalrotor neuerer Generationen, insbesondere der Multime-
gawattklasse, wird zur Leistungsregulierung zumeist die Rotorblattverstellung nach Pitch-
Prinzip eingesetzt. Im Vergleich zur festen Anbindung der Rotorblätter und der Leistungsbe-
grenzung über den Stall-Effekt bietet das technisch aufwendigere Pitch-System verschiedene
Vorteile, die mit zunehmender Anlagengröße insgesamt kostenreduzierenden Einfluss haben.
Abgesehen von einem an unterschiedliche Windbedingungen angepassten Anlagenbetrieb
mit je Generatortyp und Netzanforderung optimierter Leistungs- und Drehzahlregulierung
lassen sich über geeignete Regelalgorithmen, insbesondere in Extremwindsituationen, auftre-
tende Lastspitzen deutlich geringer halten. Dies wiederum beeinflusst die Dimensionierung
verschiedener kostenrelevanter Komponenten wie Rotorlagerung, Hauptgetriebe, Turm und
Gründungsstrukturen.
Im Netzbetrieb wird der Pitch-Winkel bei Leistungsregulierung zwischen 0
±
±
und etwa 30
±
variiert (Bild
6.1,
links). Ferner kann über einen Pitch-Winkel um 70
das für Lagerung und
Schmierung günstige langsame Trudeln des netzentkoppelten Triebstrangs erwirkt werden
(Bild
6.1,
rechts). Außerdem ist ein sekundenschnelles Stoppen des Rotors samt Triebstrang
durch Verstellung auf einen Pitch-Winkel um 90
±
in die sogenannte Fahnenstellung (aerody-
namische Bremse) möglich.
Bild 6.1
Pitch-Winkel im Bereich von 0
±
bis 30
±
bei Netzbetrieb, 70
±
bei netzentkoppeltem Trudeln
und 90
±
als Fahnenstellung bei Komplettstopp [aerodyn]
Der nachfolgende Abschnitt befasst sich ausschließlich mit dem grundlegenden Aufbau des
Pitch-Systems zur Verstellung des gesamten Rotorblatts um seine Pitch-Achse und den unter-
schiedlichen technischen Ausprägungen des erforderlichen Antriebs. Dabei werden weder die
Auslegung des Pitch-Systems noch dessen Betrieb und Regelung näher betrachtet.
Eine von Aufbau und Art des Antriebs unabhängige Anforderung an jedes Pitch-System ist die
drehbar gelagerte Anbindung des Rotorblatts an die Rotornabe. Als Blattlager wird dabei üb-
licherweise ein zweireihiges Vierpunktkugellager (Bild
6.2)
eingesetzt, das durch seine Bau-
art sowohl die radialen als auch die in hohem Maße eingebrachten axialen Lastkomponen-
ten übertragen kann. Ob dabei der Innen- oder Außenring fest mit der Rotornabe verbunden
wird, während der jeweils andere drehbar das Rotorblatt aufnimmt, ist u. a. von der bevor-
zugten Bauart und Positionierung des Antriebs abhängig (Bild
6.5)
. Gewichtiger bei der Ent-
