Getriebeloses Windrad

Windkraftanlage ohne Getriebe

Das getriebelose Antriebssystem in Verbindung mit einer effizienten Rotorblattgeometrie garantiert optimale Ertragswerte. In getriebelosen Systemen kann auf schnell rotierende und damit verschleißende Maschinenkomponenten verzichtet werden. Gearless-Turbinen sind der Trend in der Windkraftindustrie. Auch das getriebelose Konzept ist möglich.

Getriebefreie Stromerzeuger für Windenergieanlagen

Für die Umsetzung von Windenergie in Elektroenergie ist neben dem zur Stromgewinnung erforderlichen Stromerzeuger ein Übertragungsgetriebe erforderlich, das die Drehzahl von der Nabe des Rotors auf die Welle des Generators einstellt. Mit Hilfe von leistungsfähigen, direkten Aggregaten könnte man das mit Energieverlust betriebene Schaltgetriebe auswechseln. Mit Ausnahme der Fotovoltaik, bei der die Solarenergie unmittelbar in Elektrizität umgesetzt wird, ist eine unmittelbare Umsetzung von nuklearen, erneuerbaren und fossilen Brennstoffen sowie Geothermie und Solarwärme in Elektrizität nicht möglich.

In den beiden letztgenannten Schritten werden die thermische Leistung in der Anlage und die thermische Leistung im Aggregat in Strom umgewandelt. In der Wasser- und Windenergie kann ein Stromerzeuger unmittelbar betrieben werden (in der Regel über ein Getriebe). Die Windkraftanlage setzt sich aus einem Läufer und einer Maschinengondel zusammen, in der sich der Windgenerator aufhält.

Der Drehgondelbahn steht auf einem ca. 100 Meter hohem Mast. Damit die Windkraftanlage in Betrieb gehen kann, muss sie zunächst ausrichten. Diese regelt die Windenergieanlage und betreibt den Nachlaufmotor, der die Windenergieanlage nachführt. Ist die Windkraftanlage bestens zum Winde positioniert, wirkt ein Moment auf die etwa 40 Meter langen Rotorblätter:

Die Windkraftanlage rotiert mit ca. 20 min-1 und damit die Abtriebswelle. Die Rotordrehzahl wird vom Schaltgetriebe auf die für den Stromerzeuger erforderliche Geschwindigkeit umgerechnet (1500 oder 3000 U/min in Europa, 1800 oder 3600 U/min in den USA). Die Stromerzeugung erfolgt durch den Stromerzeuger. Diese wird über ein Seil zum Boden der Windkraftanlage geführt.

Abhängig vom Typ der Anlage wird der entstehende Strom über Stromwandler und Trafos auf die erforderliche Leistung in Form von Wechselspannung, Frequenzen und Phasen geführt, bevor er ins Stromnetz eingespeist wird. Die Effizienz einer Windkraftanlage beträgt bei optimaler Windbedingungen 40 bis 51%. Die Windkraftanlage kann sich bei Stürmen oder bei Wartungsarbeiten nicht mitdrehen.

Werden Windkraftgeneratoren mit Schaltgetriebe zur Stromerzeugung eingesetzt, hat sich diese Bauweise in kleinen Windenergieanlagen bis 1,5 Megawatt durchgesetzt.

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