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23.02.2011
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10:16
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TU München präsentiert neuartiges Getriebekonzept für Windturbinen
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München - Wissenschaftler am Lehrstuhl für Maschinenelemente der Technischen Universität München (TUM) haben ein aktives Windenergiegetriebe entwickelt. Nach Angaben der Universität sei bisher bei Windenergieanlagen (WEA) mit Getrieben abhängig von der Stärke des Windes eine sich ändernde Drehzahl des Rotors und damit auch des Generators Standard gewesen. Da die Einspeisung jedoch als Wechselstrom von exakt 50 Hertz erforderlich ist, sei der erzeugte Wechselstrom zunächst gleichgerichtet worden, um dann in den gewünschten 50 Hertz-Wechselstrom umgewandelt zu werden. Knapp fünf Prozent Verlust müsse der Betreiber dafür in Kauf nehmen. Das neue Torque-Vectoring-Getriebe soll die doppelte Umwandlung durch ein neuartiges Überlagerungsgetriebe, analog zu einem geregelten Differenzial für Kraftfahrzeuge, überflüssig machen.
Damit soll die Anforderung nach einer Netzfrequenz von 50 Hertz erreicht werden. Dazu müsse ein Generator mit der üblichen Polpaarzahl von zwei eine Synchrondrehzahl von exakt 1500 Umdrehungen pro Minute besitzen. Dies soll mit dem neuen Getriebe trotz variabler Eingangsdrehzahl möglich sein. Wie bei herkömmlichen Konstruktionen sorge ein Planetengetriebe für einen Großteil der benötigten Übersetzung. Hinzu komme ein Überlagerungsgetriebe mit einem zusätzlichen Elektromotor, der sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden könne. Damit kann nach Angaben der TUM die vom Rotor ankommende Leistung gezielt unterstützt, oder abgezweigt werden, so dass sich eine konstante Abtriebsdrehzahl am Generator ergibt. Für eine WEA mit 1,5 MW reiche bei einem solchen Konzept ein Elektromotor mit einer Überlagerungsleistung von lediglich etwa 80 kW aus.
„Der Vorteil dieses Konzepts ist ein leichterer Triebstrang, wodurch die Gondel der Anlage kleiner ausgeführt werden kann,“ erläutert Professor Bernd-Robert Höhn, Inhaber des Lehrstuhls für Maschinenelemente der TU München. „Zusätzlich kann ein robuster, wartungsarmer Synchrongenerator verwendet werden, so dass keine Leistungselektronik zur Frequenzanpassung benötigt wird und damit der Wirkungsgrad der Anlagen gesteigert werden kann.“ Auch für Differenziale in Fahrzeugen werden nach TUM-Angaben solche Überlagerungsgetriebe entwickelt und dort unter dem Namen „Torque-vectoring-System“ angeboten.
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