Windenergie

• HAPT Beschleunigte Dauerprüfung von Blattlagern für Multi-Megawatt-Turbinen; Teilvorhaben: Entwicklung einer Methode zur Lebensdauerberechnung von Blattlagern

  Ausgehend von den Bedingungen, unter denen Rotorblattlager betrieben werden, wird ein Berechnungsmodell entwickelt, das die Schadensmechanismen Wälzermüdung und Verschleiß enthält und dabei den dreidimensionalen Beanspruchungszustand unter Betriebslast berücksichtigt. Der Aufbau des Modells erfolgt gestützt durch experimentelle Untersuchungen an Modellkontakten bzw. skalierten Versuchsaufbauten und den Ergebnissen der Versuche an realen Blattlagern der 10MW-Windenergieanlagenklasse. Weiterhin erfolgt in diesem Teilvorhaben die Untersuchung des Betriebsverhaltens von Dichtungen, die in die Versuchsblattlager integriert sind, um weitere Einflüsse oder Anforderungen des Lagers im realen Betrieb identifizieren zu können. Außerdem steht das Institut den Projektpartnern des Gesamtvorhabens hinsichtlich der Prüfstandskonzeption und der Blattlagerprüfung beratend zur Seite.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Team: Peter Schönemeier M.Sc.

  Jahr: 2016

  Förderung: BMWi
• HBDV - Auslegung Hochbelasteter Drehverbindungen; Teilvorhaben: Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Betriebsverhalten hochbelasteter Drehverbindungen

  Der Fokus des Projektes liegt auf der Untersuchung des Betriebsverhaltens von oszillierenden Wälzlagern, wie sie z.B. als Drehverbindung zwischen Rotorblatt und Nabe in Windenergieanlagen vorkommen. Rotorblattlager werden oszillierend betrieben und unterliegen einer komplexen Lastsituation. Im Gegensatz zu kontinuierlich rotierend betriebenen Wälzlagern, stehen für den oszillierenden Betrieb bisher keine genormten Auslegungsvorschriften zur Verfügung. Das Ziel der Arbeiten in diesem Projekt besteht in der Entwicklung von Methoden und Modellen zur Vorhersage der Gebrauchsdauer oszillierend betriebener Drehverbindungen. Die Gebrauchsdauer kann dabei durch das Auftreten von Ermüdungsschäden, einem unzulässig hohen Verschleiß oder durch Fettalterung erreicht werden. Die experimentellen Untersuchungen werden durch die Entwicklung geeigneter Modelle begleitet. Dazu werden reale Betriebsbedingungen herunterskaliert und auf Bauteil- und Modellprüfständen abgebildet.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Team: Jae-Il Hwang M.Sc., Peter Schönemeier M.Sc., Sebastian Wandel M.Sc.

  Jahr: 2018

  Förderung: BMWi
• LEDASHWEA – Lebensdauerschmierung für Hauptgetriebe WEA; Teilvorhaben: Funktionsfähigkeitsuntersuchungen von Schmierstoffen mit Schwerpunkt Additivierung

  Windenergieanlagen werden für eine Lebensdauer/Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Die Maschinenelemente in dem Antriebsstrang der Windenergieanlage werden dementsprechend auf diese Lebensdauer ausgelegt. Ein Nachweis dieser Lebensdauer erfolgt üblicherweise über standardisierte Normen und Richtlinien. Für den im Antriebsstrang 'vornehmlich im Getriebe- eingesetzten Schmierstoff wird jedoch eine wesentlich geringere Gebrauchsdauer aus einer konservativen Einschätzung der Ölhersteller angesetzt, die alle Einsatzverhältnisse abdecken soll. Dies führt dazu, dass ein mehrfacher Austausch des Getriebeöls auf der Turbine erfolgen muss. Hierbei fallen jeweils große Mengen Altöl an, die entsorgt werden müssen und es werden wertvolle Rohstoffe für die Neufüllung benötigt. Die Kosten für diese Instandhaltungsmaßnahmen sind erheblich und belasten die Gesamtlebensdauerkosten der Anlagen und damit die Kosten der erzeugten Energie (LCoE), wie intensive Diskussionen im Arbeitskreis Innovation des VDMA ergeben haben. Vereinzelte Projekte von Wind OEM's und Betreibern zeigen, dass an 'guten' Standorten deutlich längere Einsatzdauern ohne negative Auswirkungen erreicht werden können. Dieses 'GUT' ist aber nicht verallgemeinert festgelegt. Nimmt man hinzu, dass über eine qualifizierte Ölpflege die Eigenschaften des Schmierstoffs in der Gebrauchsdauer verbessert werden können, so stellt sich die Frage: Ist es möglich das Getriebe über die gesamte Lebensdauer der Windenergieanlage mit derselben Ölfüllung zu betrieben? Falls dies prinzipiell möglich ist, muss das Öl während des Betriebes in einer Weise behandelt werden, die einen fortgesetzten Einsatz ermöglicht und somit den Ölwechsel überflüssig macht?

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Team: Dr.-Ing. Norbert Bader, Muyuan Liu M.Eng.

  Jahr: 2021

  Förderung: BMWi
• HAPT2 - Beschleunigte Prüfung von Blattlagern für Multi-Megawatt-Turbinen: Rollenlager als Rotorblattlager; Teilvorhaben: Untersuchungen zum Betriebsverhalten oszillierender Rollendrehverbindungen

  Rotorblattlager in Windenergieanlagen müssen für eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt werden. Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Blattlager kommen zunehmend Rollendrehverbindungen zum Einsatz. Da die Rotorblattlager ständiger oszillierender Bewegung unter hohen Lasten ausgesetzt sind, kann es im Wälzkörper-Laufbahn-Kontakt zu Verschleißerscheinungen sowie zu Materialermüdung kommen. Der frühzeitige Ausfall einer Windenergieanlage durch Versagen der Drehverbindung ist mit hohen Kosten verbunden und sollte vermieden werden. Um solche Ausfälle zu verhindern, werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einfluss der Betriebsparameter auf Schadensentstehung und -entwicklung in oszillierend betriebenen Rollendrehverbindungen durchgeführt. Ziel ist es, kritische Betriebszustände zu identifizieren, um diese im Betrieb der Anlage vermeiden zu können.

  Leitung: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll

  Team: Sebastian Wandel M.Sc., Peter Schönemeier M.Sc., Gernot Bayer M.Sc.

  Jahr: 2021

  Förderung: BMWi