Windenergie: Großlagerprüfstand startet Dauerbetrieb

Hamburg – Im November 2017 fand das Richtfest für den Neubau des Großprüfstands für Blattlager des Fraunhofer IWES statt. Jetzt ist die Anlage in Hamburg erfolgreich in Betrieb genommen worden. Die Betreiber rechnen mit positiven Effekten für die Windindustrie.

Windenergieanlagen werden immer größer. Mit dem neuen Großprüfstand für Rotorblattlager am Institutsstandort des Fraunhofer IWES in Hamburg sollen neue Verfahren zum Design und zur Auslegung von Blattlagern entwickelt werden, durch die Ertragsausfälle minimiert werden können. Ziel ist es, mit der neuen Prüfinfrastruktur Entwicklungskosten zu mindern und Ertragsausfälle zu reduzieren, um dadurch den Betrieb von Windenergieanlagen bis zu 10 MW wirtschaftlicher zu machen.

Autarker Betrieb über Monate mit hohen Prozessgeschwindigkeiten

Mit der Inbetriebnahme des Prüfstands BEAT 6.1 für Rotorblattlager mit einem Durchmesser von bis zu 6,5 Metern Durchmesser am Fraunhofer IWES Institutsstandort in Hamburg kann der autarke Dauerbetrieb starten. Über 7 Hydraulikzylinder werden im Laborversuch die Bewegung von Rotorblättern und Rotordrehung einer Windenergieanlage im Betrieb nachgebildet – mit all ihren ständigen Lastwechseln, die für das Wälzlager eine immense Belastung darstellen. Innerhalb von 6 Monaten kann in der Testeinrichtung jetzt eine Betriebsdauer von 20 Jahren nachgebildet werden.

Mit Hilfe der beschleunigten Prüfung soll die Zuverlässigkeit von Großwälzlagern verbessert und der Weg für neue Ansätze bei Design und Berechnungsmethoden geebnet werden. Davon sollen die Hersteller und Betreiber von Windenergieanlagen profitieren. Auf dem Prüfstand ist darüber hinaus die Validierung eines Lagers lange vor seinem ersten Einsatz an einer Windenergieanlage möglich, was es bislang in dieser Weise nicht gab.

Neue Ansätze für Fehleranalysen und neue Auslegungsdesigns

Für oszillierende Wälzlager, wie sie im Bereich der Rotorblattlagerung zur Anwendung kommen, fordern die Zertifizierungsbehörden derzeit keine Lebensdauerberechnung; aktuelle Verfahren führen allerdings zu Ergebnissen mit eingeschränkter Aussagekraft. Ausfälle weit vor Ende der berechneten Ermüdungslebensdauer sind bei Wälzlagern an Windenergieanlagen jedoch nicht ungewöhnlich.

Hier wollen die Wissenschaftler des Fraunhofer IWES eine neue Grundlage schaffen: mit einem besseren Verständnis der Schadensverläufe in einem frühen Stadium können Auslegungsmethoden überprüft und das Ausfallrisiko vermindert werden. Durch den Abgleich von Simulations- und Messdaten solle eine detaillierte Berechnung der Ermüdungslebensdauerberechnung möglich werden. Dabei werden nicht nur die Lager als Ganzes, sondern auch einzelne Laufbahnabschnitte berechnet, um exaktere Aussagen zu erhalten

Zu den ersten Rotorblattlagern, die auf dem Prüfstand getestet werden, gehören acht Lager mit einem Nenndurchmesser von fünf Metern und einem Gewicht von 9500 kg. Sie werden im Rahmen des vom BMWi-geförderten Forschungsprojekt HAPT (Highly Accelerated Pitch Bearing Test) bis zum Sommer 2021 in Funktions- und Dauertests untersucht. Zusammen mit dem Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) der Leibniz Universität Hannover und der Unternehmensgruppe IMO sollen dabei Methoden zur beschleunigten Prüfung von Blattlagern entwickelt werden.

Quelle: IWR Online