Anbetracht der fortgeführten Diskussionen über erneuerbare Energien und trotz teilweise abbröckelnder Subventionen bleibt Windkraft onshore wie offshore im Fokus oder besser: „im Aufwind“. Bei der Pitch-Verstellung, dem Verändern des Ausstellwinkels des jeweiligen Rotorblattes bis hin zu Abbremsung oder Stopp, kommen Hochdruckhydraulik-Drehdurchführungen zum Einsatz. Die Ansprüche an diese, in Relation zur Turbine, kleine Komponente sind hoch.
Der Autor Jörn Jacobs ist Inhaber der IHW Marketing GmbH, Bad Camberg
Obwohl die Grundtechnik, dem Wind Energie abzuringen, seit Jahrhunderten bekannt ist, stellt die Art und Weise, wie heute Energie benötigt wird, die Konstrukteure immer wieder vor Herausforderungen – schlicht weil der Wind so ein unsteter Energielieferant ist.
Die Herausforderungen
Ein Anspruch ist, dass die Turbinen trotz ihrer Massen bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten anlaufen. Des Weiteren sollen sie über eine Bandbreite an Windstärken möglichst eine konstante Drehzahl aufweisen, um den Generator gleichmäßig auszulasten. Und wenn sich der Wind zu Sturm beziehungsweise Orkan entwickelt, muss die Rotation der Turbinenflügel beschränkt oder aus Schutzgründen sogar zum Stillstand gebracht werden.
Bei zeitgemäßen Windturbinen wird das selbstverständlich über die sogenannte Pitch-Verstellung, also das Verändern des Ausstellwinkels des jeweiligen Rotorblattes realisiert bis hin zu Abbremsung oder Stopp.
Um das zu erreichen, stehen sich zwei zentrale Konzepte technisch gegenüber: die hydraulische und die elektrische Verstellung, Drehzahlregelung und Abbremsung. Im ersten Moment könnte man zu dem Schluss kommen, dass „elektrisch“ erste Wahl sei, weil ja elektrischer Strom produziert wird. Doch ganz so einfach ist die Sache nicht, sie hat einige Haken.
Um das benötigte Drehmoment für heutige Anlagen bei elektrischer Pitch-Verstellung bereitzustellen, müssen entsprechend große Motoren eingesetzt werden. Außerdem müssen für den Stromlos-Fall passend dimensionierte Batterien eingeplant sein, sodass die Turbine das Drehmoment für ihre Primäreinstellung erhält und wieder anlaufen kann. Doch wie im Haushalt gilt auch hier: Wenn man die Batterie wirklich mal braucht – ist sie leer. Zudem stehen die Batterien unter Wartungs- und Umweltfreundlichkeitsaspekten in der Kritik.
Hydraulik mit Leistungsreserve
Dem gegenüber steht in der Hydraulik der Druckspeicher als bewährte Komponente, die im Stromlos-Fall genügend Leistungsreserve hat, um das Drehmoment zum Anfahren zu realisieren. Ein weiterer positiver Gesichtspunkt ist, dass hydraulische Mechanik prinzipiell gedämpft läuft, ergo schonend für bewegliche Bauteile ist.
Das wichtigste Teil, sozusagen das Herzstück der hydraulischen Einheit, ist die Komponente, die dafür sorgt, dass die Hydraulikflüssigkeit vom stationären Druckspeicher in die rotierende Nabe gelangt und die Verstelleinheiten erreicht: eine Drehdurchführung für Hochdruckhydraulik.
Die Ansprüche an diese, in der Relation zur Turbine, kleine Komponente sind extrem hoch: Sie soll über viele Jahre bis Jahrzehnte wartungsarm den statischen gegenüber dem rotierenden Part sicher abdichten und genauso sicher das Hydraulikmedium führen. Sie soll bei Montage vor Ort einfach einzubauen sein. Sie soll aus Materialien gefertigt sein, die auch widrigen Umweltbedingungen onshore wie offshore dauerhaft widerstehen können, und auch bei einem gewissen Grad von Verunreinigung im Medium hohe Lebensdauer erreichen. Die Hochdruckhydraulik-Modelle von Deublin erfüllen diese Ansprüche und sorgen dafür, dass Turbinenhersteller wie Betreiber langjährig einfach sorglos zufrieden sein können.
Die in diesem Segment eingesetzten Drehdurchführungen basieren auf einem hydrostatischen Dichtprinzip mit kontrollierter Bypass-Strömung, um dauerhaft die Schmierung der Dichtflächen zu gewährleisten, ein besonderer Punkt für Langlebigkeit. Sie sind in ein- bis mehrkanaligen Ausführungen, und, je nach Modell, bis 250 bar Hydraulikdruck sowie mit Zentralkanal für Sensorik oder Anbindung an Schleifringüberträger erhältlich.
Und da heutige Hydrauliksysteme mit einer Deublin-Drehdurchführung als Herzstück optimal gegen Ölaustritt gesichert sind, kann hier kein Umwelt-Kritikpunkt ansetzen.
Größere Anlagen: hydraulisch
Während es für kleinere Anlagen, die nicht nur Strom einspeisen, sondern kurzfristig zum Anlauf auch abnehmen, durchaus adäquat sein kann, elektrisch die Rotorblätter zu verstellen, steht es bei den meisten größeren Anlagen einfach aufgrund der bewegten Massen und der Autarkie außer Frage, die Verstellung hydraulisch zu realisieren. Und mit den passenden Partner beim Herzstück (auch für Sonderlösungen) sind so onshore wie offshore von Windparks bis Großturbinen auch keine Grenzen gesetzt.
Praxistipp: korrekte Montage
Die Lebensdauer einer Hochdruckhydraulik-Drehdurchführung lässt sich durch korrekte Montage der Flexschläuche im 90°-Bogen gemäß Einbauanleitung und durch Pflege des Mediums in Richtung des „technisch maximal Möglichen“ auf der Zeitachse positiv verschieben.
Starre Verrohrung oder Verdrehen von Flexschläuchen führt hingegen zu Seitenlasten und Kraftmomenten, für die eine Drehdurchführung nicht gebaut ist, und beeinflusst somit die Lebensdauer stark negativ.
Husum Windenergy: Halle 8, Stand C02
Deublin; Telefon: 06122 8002-0; E-Mail: info@deublin.de
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