Schaeffler unterstützt Gemeinschaftsforschung in der Windkraft

Nach einjähriger Vorbereitungsphase wurde am 31. Mai das Verbundprojekt: „Belastungen an den Antriebskomponenten von Windenergieanlagen“, die sogenannte FVA-Gondel, am Center for Wind Power Drives (CWD) an der RWTH Aachen offiziell eingeweiht. Die FVA-Gondel wurde in enger Zusammenarbeit zwischen der Hochschule und den Mitgliedsfirmen der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), darunter auch Schaeffler, verwirklicht. Damit kann der elektromechanische Antriebsstrang von Windenergieanlagen im Multi-Megawatt Bereich unter annähernd realen Bedingungen untersucht werden. Der Prüfstand ermöglicht den FVA Mitgliedsunternehmen entlang der Wertschöpfungskette erstmals die gemeinsame Untersuchung der Komponenten im Gesamtsystem. Die Erkenntnisse des Projekts tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit von Windenergieanlagen zu erhöhen und damit sowohl den Stromertrag zu steigern als auch Kosten für Service und Reparatur zu senken. Das Projekt wird seit 2015 für drei Jahre vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des 6. Energieforschungsprogrammes „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“ gefördert.

Forschungsobjekt Antriebstrang: Schaeffler liefert Lager und Messtechnik

Als Mitglied der FVA unterstützt Schaeffler intensiv diese vorwettbewerbliche Gemeinschaftsforschung. In diesem Projekt ist Schaeffler maßgeblich an der Forschung zu Hauptlager und Getriebe beteiligt. Insgesamt hat Schaeffler 18 Getriebelager zur Verfügung gestellt und diese Zylinder-, Kegelrollen- und Kugellager mit entsprechender Messtechnik zur Bestimmung des Betriebsverhaltens ausgestattet. Damit wird es möglich sein, die Auswirkungen der Lasten am Rotor bis in die Wälzkontakte im Getriebe nachzuvollziehen – eine wichtige Voraussetzung, um die Wechselwirkungen im Triebstrang besser zu verstehen und Getriebe in Zukunft zuverlässiger auszulegen. Von dem einzigartigen Projekt profitieren Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. Die Studierenden der RWTH Aachen haben die Möglichkeit, an einer marktgängigen Großanlange zu forschen und mit namhaften Unternehmen zusammenzuarbeiten. Die Industrieunternehmen erhalten optimierte Softwarewerkzeuge zur Auslegung ihrer Produkte. Durch die Softwareplattform FVA Workbench werden diese den FVA Mitgliedern zugänglich und im Alltagsgeschäft anwendbar. Damit treibt das Projekt „FVA-Gondel“ die Energiewende hin zu erneuerbaren Energien einen großen Schritt voran.

Durchschnittlich ein bis zwei Wochen im Jahr stehen Windkraftanlangen ungeplant still. Stillstandzeiten und kostenintensive Service-Einsätze können trotz ausgereifter Einzelkomponenten auftreten. Durch die extremen Drehmomente, die komplexen Lastwechsel an der Rotornabe und Wechselwirkungen mit dem Netz kommt es im Gesamtsystem Windenergieanlage zu lokalen Belastungen, welche nicht ausreichend über abstrahierte Komponententests oder verfügbare Simulationsmodelle abbildbar und vorhersehbar sind. Durch die FVA-Gondel und den Vier-Megawatt Systemprüfstand können nun die Einwirkungen dieser extremen Bedingungen auf das Gesamtsystem ermittelt werden. Auf dem Prüfstand finden Untersuchungen und Validierungen der Anlage, sowie Weiterentwicklungen der existierenden Simulationsmodelle statt. Der Vier-Megawatt Systemprüfstand kann Windfelder und Netzrückkopplungen in unterschiedlicher Ausprägung simulieren, so dass die Komponenten mit verschiedenen Betriebs- und Belastungszuständen untersucht werden. Daraus resultierend wollen die Wissenschaftler und Unternehmen neue, valide Simulationsmodelle entwickeln und die geprüften Modelle optimieren. Kritische Betriebszustände sollen identifiziert und durch Anpassung der Anlagensteuerung gezielt vermieden werden.