„Die Windkraft ist professionell geworden“

Deutschland war Pionier der Windenergieerzeugung, und nicht erst seit der Energiewende prägen Windräder unser Landschaftsbild. ke NEXT sprach mit Windkraft-Experten von Schaeffler darüber, wie sich Markt und Technologie in den vergangenen Jahren verändert haben.

Manuel Rettinger -
Manuel Rettinger ist bei FAG seit 1998 in der Anwendungstechnik für Windenergieanlagen tätig. Seit zwei Jahren ist der Maschinenbauingenieur für das Program Testing zuständig. (Bild: ke NEXT / wk)

Wie haben sich die Konstruktion einer Windenergieanlage sowie die Lager in den vergangenen Jahren verändert?
Manuel Rettinger: Ich habe das Vergnügen, schon ziemlich lange in der Windenergie unterwegs zu sein. Als ich anfing, lagen die größten Anlagen bei 500 Kilowatt, und es waren viele Pioniere unterwegs. Alle haben noch gelernt, es ging darum, die Windräder überhaupt zum Laufen zu bekommen. Damals haben wir eher kleine 240er-Pendelrollenlager eingesetzt. Es gab keine Produkte speziell für die Windkraft. Und als Devise galt: Hauptsache es hält, ist sicher. Es gab noch keine so tiefen Simulationsmethoden, da wurde aus Erfahrungswerten heraus großzügig dimensioniert. Heute liegen wir bei mehreren Megawatt Leistung, offshore sogar acht bis künftig zwölf Megawatt. Die Pioniere sind weitgehend verschwunden und Konzerne wie GE, Siemens oder Alstom sind jetzt im Geschäft. Die Lager für große Anlagen haben Durchmesser von 3500 Millimeter oder mehr und sind speziell auf die Anforderungen der Windenergie entwickelt.

Haben sich die Anforderungen an die Lagertechnik verändert?
Dr. Thomas Lösche: Teils. Die Anforderungen an mehr als 20-jährige Haltbarkeit, Temperaturbereiche, Korrosionsfestigkeit und ähnliches haben sich eigentlich nicht geändert. Aber es ist insofern etwas anders geworden, als dass die Größe der Maschinen dazu geführt hat, dass man nicht mehr einfach groß, schwer und sicher bauen kann. Mit der Stückzahl und dem zunehmendem Druck auf die Kosten muss man alles immer wirtschaftlicher auslegen. Hinzu kommt das Thema Gewicht. Wenn die Anlagen doppelt so groß werden, wird ja theoretisch alles achtfach schwerer, weil die Masse mit der dritten Potenz wächst. Aber das geht natürlich nicht so einfach, deshalb muss man eher mal an die Grenzen der Auslegung gehen. Das ist auch der Grund für den Einsatz dieser Momentenlager mit großem Durchmesser und ohne Wellen. Denn sonst müssten für die größeren Kräfte die Lagerabstände an der Welle immer höher werden, was die Gondeln sehr lang machen würde.

Dr. Thomas Lösche -
Dr. Thomas Lösche hat in technischer Mechanik promoviert und ist seit 31 Jahren bei der FAG. Seit etwa fünf Jahren ist er als Prüfingenieur am Großlagerprüfstand Astraios tätig. (Bild: ke NEXT / wk)

Wie hat sich die Entwicklungsarbeit an neuen Lagerprojekten dadurch verändert? Müssen Sie die Kunden intensiv beraten?
Manuel Rettinger: Die meisten Kunden heutzutage wissen schon relativ gut, welche Antriebsstrangkonzepte sie realisieren wollen. Das war damals anders, da haben wir noch alles Mögliche durchgerechnet: Wie schaut es mit Pendelrollenlagern aus, wie mit Kegelrollenlagern? Heute wissen die schon sehr gut, in welche Richtung sie gehen wollen und kommen auch mit umfangreichen Spezifikationen auf uns zu. Aber dann geht die Arbeit an der Technik umso tiefer. Das heißt, wir arbeiten uns durch die Spezifikation, um die Kundenwünsche exakt zu treffen, führen selber FMEAs und Mehrkörpersimulationen durch, und versuchen das Lager an sich zu optimieren, etwa bezüglich der Profilierung, oder was die Anbindung an die Umgebung angeht.

Dr. Thomas Lösche: Rein technisch hat sich verändert, dass wir natürlich viel mehr Daten zur Verfügung haben, die wir auswerten können, mit denen wir rechnen können. Das heißt, wir können auch hinsichtlich der Auswertung von Lastzeitreihen und Verformungen am Lager viel mehr tun. Wir erkennen, was Einfluss auf das Lager hat, können das auch berechnen und mit den Kunden besprechen. Die haben auch ihre Spezialisten und können kons­truktive Maßnahmen treffen, um das, was zum Beispiel für eine axiale Verschiebung oder eine Deformation am Lager sorgt, möglichst zu eliminieren. Das heißt, die Anforderungen an sich haben sich nicht so sehr verändert, aber die Art der Arbeit, die Tiefe, die Zuverlässigkeit, was man von uns kundenseitig logischerweise fordert, hat sich schon stark verändert.

Gibt es weitere Änderungen, etwa neue Materialien?
Manuel Rettinger: Wir haben in der Wälzlagerwelt relativ bekannte Stähle. Da werden selten Experimente gemacht, schon gar nicht, wenn es um Windkraftanlagen geht. Allerdings achten wir auf die Stahlqualität, wir haben dafür spezielle Lieferanten. Die Reinheit des Stahls ist wichtig, weil die Lebensdaueranforderungen entsprechend hoch sind. Wir haben dafür den eigenen Schaeffler Wind-Power-Standard WPOS. Der garantiert die Qualität, aber auch Fertigungsprozesse sowie eine Rückverfolgbarkeit der Lager über unsere Fertigung bis hin zum Stahllieferanten. Das heißt natürlich nicht, dass die Entwicklungsarbeit bezüglich Wälzlagermaterialien still steht. Eher im Gegenteil: Wir sind dabei, die Werkstoffe für Wälzlager in Windenergieanlagen hinsichtlich der dort prägnantesten Schadensmechanismen zu verbessern.

Wann sind Sie auf die Idee gekommen, Astraios zu bauen?
Dr. Thomas Lösche: Mit dem Aufkommen dieser ganz großen Lager und deren Serienfertigung ist auch eine Prüfmöglichkeit notwendig geworden. Wir wollten die Zuverlässigkeit der Auslegung sicherstellen und unsere Berechnungen überprüfen. Die Idee zum Prüfstand geht auf das Jahr 2008 zurück. Dann kam Ende 2008 dieser schwere Wirtschaftseinbruch, und das Projekt ist auf Eis gelegt worden. Aber schon 2010 haben wir uns gleich wieder rangemacht und die ganze Konstruktion hausintern durchgeführt. 2011 ist der Prüfstand dann in Hardware umgesetzt worden und seit Ende 2011 läuft er auch. Seitdem haben wir praktisch eine Wechselwirkung zwischen Simulation und Realität. Wir können sehen, ob die simulierten Ergebnisse in der Realität eintreten, können aber auch reale Ereignisse simulatorisch nachbilden.

Sie möchten gerne weiterlesen?

Registrieren Sie sich jetzt kostenlos:

Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.

Mit der Registrierung akzeptiere ich die Nutzungsbedingungen der Portale im Industrie-Medien-Netzwerks. Die Datenschutzerklärung habe ich zur Kenntnis genommen.

Sie sind bereits registriert?