Windkraft

Hoch hinaus

Weltweit schreitet der Zubau an Windkraftanlagen voran. Das ist gut für das Klima. Auf hoher See entstehen Windräder mit Gondelhöhen von mehr als 100 Metern und Rotordurchmessern von fast 170 Metern. Das erhöht nicht nur die Stromausbeute, sondern auch die wirtschaftliche Effizienz. Mit leistungsfähigen Komponenten und Betriebsstoffen trägt Freudenberg zum Erfolg der Windkraft bei.

Der Name klingt martialisch, doch hier liegt die Zukunft der Windenergie. Mitten in der Ostsee zwischen Deutschland, Dänemark und Schweden entsteht der Offshore-Windpark „Kriegers Flak“ auf einem Meeresgebiet von 132 Quadratkilometern. In schwindligen Höhen von mehr als 100 Metern werden riesige Türme die Gondeln tragen und mehr als 80 Meter lange Rotorblätter die Windräder auf Gesamthöhen von nahezu 200 Metern bringen – zum Vergleich: der Kölner Dom ist nur 157 Meter hoch. Die Anlagen der neuesten Generation, die ab 2021 in Kriegers Flak gebaut werden, gehören zu den leistungsstärksten der Welt, jedes einzelne Windrad leistet bis zu acht Megawatt. Und das hat einen guten Grund. Denn stärkere Anlagen benötigen bezogen auf den Energieertrag weniger Fundamente, weniger Türme, weniger Kabel – und lassen sich deswegen wirtschaftlicher betreiben. Immer mehr Anlagen kommen inzwischen ganz ohne Zuschüsse aus. Damit etabliert sich die Windkraft als eigenständige, klimafreundliche Energieform.

Mit leistungsfähigen Komponenten und Betriebsstoffen trägt Freudenberg zum Erfolg der Windkraft bei.

Dichtungen müssen hohen Windlasten standhalten

Die Multi-Megawatt-Parks auf hoher See bringen aber nicht nur höhere Erträge. Denn zwar wächst mit steigender Rotorfläche die Energie, die mit der Turbine erzeugt werden kann, jedoch wachsen noch stärker die Lasten, die durch den stärkeren Windeintrag auf Komponenten wie das Hauptlager oder die Rotorblätter einwirken. Das gilt auch für die Dichtungen, die Freudenberg Sealing Technologies für Windkraftanlagen entwickelt. An wichtigen Schnittstellen wie dem Turmlager zwischen Turm und Gondel, den Lagern der Rotorblätter sowie am Hauptlager sorgen sie zum einen dafür, dass Sand, Staub oder salzhaltige Luft von den Maschinenelementen ferngehalten werden. Zum anderen gewährleisten sie, dass Schmierstoffe sicher im Inneren bleiben. Steigende Windlasten erschweren dies allerdings erheblich. Freudenberg Sealing Technologies hat für besonders große Wellendurchmesser eine spezielle Dichtung mit der Bezeichnung „Seventomatic“ entwickelt. Diese enthält anstelle der bisher eingesetzten Wurmfeder eine Mäanderfeder, die die Dichtung unempfindlicher macht für größere Bewegungen und Auslenkungen des Hauptlagers. Diese hohe Flexibilität ermöglicht einen sicheren Ausgleich über mehrere Millimeter und verhindert somit unerwünschte Leckagen.

Dichtungen müssen hohen Windlasten standhalten

Die Multi-Megawatt-Parks auf hoher See bringen aber nicht nur höhere Erträge. Denn zwar wächst mit steigender Rotorfläche die Energie, die mit der Turbine erzeugt werden kann, jedoch wachsen noch stärker die Lasten, die durch den stärkeren Windeintrag auf Komponenten wie das Hauptlager oder die Rotorblätter einwirken. Das gilt auch für die Dichtungen, die Freudenberg Sealing Technologies für Windkraftanlagen entwickelt. An wichtigen Schnittstellen wie dem Turmlager zwischen Turm und Gondel, den Lagern der Rotorblätter sowie am Hauptlager sorgen sie zum einen dafür, dass Sand, Staub oder salzhaltige Luft von den Maschinenelementen ferngehalten werden. Zum anderen gewährleisten sie, dass Schmierstoffe sicher im Inneren bleiben. Steigende Windlasten erschweren dies allerdings erheblich.

Freudenberg Sealing Technologies hat für besonders große Wellendurchmesser eine spezielle Dichtung mit der Bezeichnung „Seventomatic“ entwickelt. Diese enthält anstelle der bisher eingesetzten Wurmfeder eine Mäanderfeder, die die Dichtung unempfindlicher macht für größere Bewegungen und Auslenkungen des Hauptlagers. Diese hohe Flexibilität ermöglicht einen sicheren Ausgleich über mehrere Millimeter und verhindert somit unerwünschte Leckagen.

Drei verschiedene Spezialschmierstoffe senken Reibung

In Windkraftanlagen gibt es eine ganze Reihe unterschiedlicher Reibstellen, bei denen durch den Einsatz spezieller Schmierstoffe Verschleiß verhindert oder gemindert wird. Das erhöht die Effizienz der Anlage und die Lebensdauer der Bauteile deutlich – und verbessert damit auch die Wirtschaftlichkeit. Gleichzeitig gilt: Je geringer die Zahl der eingesetzten Schmierstoffe, desto geringer der logistische Aufwand für die Bereitstellung bei nötigen Nachschmierungen. Das macht die Wartung effizienter, die insbesondere bei Offshore-Anlagen auf hoher See hohe Kosten verursachen kann.

Typischerweise werden in den Getrieben Spezialöle eingesetzt, während für Schmierstellen wie das Hauptlager, die Lager der Rotorblätter und die Lager im Generator Fette verwendet werden. Auch die Zahnkranzantriebe, mit denen die Rotorblätter und die Gondel je nach Windrichtung verstellt werden, müssen effizient geschmiert werden. Das Freudenberg Unternehmen Klüber Lubrication hat eine Familie von drei Spezialschmierstoffen entwickelt, die genau auf die unterschiedlichen Anwendungen abgestimmt und für alle Schmierstellen in einer Windkraftanlage geeignet sind. Zudem sind die Schmierstoffe – sofern für die Anwendung erforderlich – auch biologisch abbaubar. Oberstes Ziel ist dabei immer, die Effizienz der Stromerzeugung deutlich zu erhöhen.

ChemTrend stellt Formtrennmittel her, die beispielsweise für die Herstellung der Rotorblätter benötigt werden – ein sehr komplexer, höchst anspruchsvoller Fertigungsprozess. Die Blätter werden sozusagen in Formen „gebacken“, die Formtrennmittel helfen dabei, die Bauteile aus dem Werkzeug sicher, ohne Beschädigungen und mit hoher Oberflächengüte zu lösen. OKS liefert biologisch abbaubare Reinigungsmittel, etwa für die Reinigung von Rotorblättern im späteren Betrieb. SurTec stellt Produkte für die chemische Oberflächentechnik her, etwa für den Korrosionsschutz von Bauteilen und Befestigungselementen, womit eine lange Lebensdauer der Bauteile gewährleistet werden kann.

Vliesstoff mit superabsorbierendem Pulver schützt Seekabel

Bei allen Komponenten einer Windkraftanlage geht es am Ende darum, die vom Wind generierte Rotationsbewegung möglichst verlustfrei in elektrischen Strom umzuwandeln und zum Endverbraucher zu transportieren. Im Meer werden zum Weitertransport des Stroms spezielle Seekabel verwendet. Um diese Kabel zu schützen, kommen technische Vliesstoffe von Freudenberg Performance Materials zum Einsatz. Denn trotz der Verlegung der Seekabel in eigens am Meeresgrund gezogenen Furchen können sie durch scharfe Kanten im Meeresboden beschädigt werden. Auch vor Ankerwurf und anderen mechanischen Einflüssen lassen sich die Seekabel nicht immer schützen. Kommt es zu einer Beschädigung, sorgt ein superabsorbierendes Polymerpulver im Vliesstoff von Freudenberg Performance Materials dafür, dass dieser aufquillt, die komplexen Hohlräume des Seekabels verschließt und eindringendes Wasser schnellstmöglich blockiert. Dadurch trägt der Vliesstoff in hohem Maße dazu bei, den entstandenen Schaden zu begrenzen. Die Folge ist, dass der Netzbetreiber nur eine kürzere defekte Kabellänge austauschen muss, was das Risiko und die Kosten senkt. Neben dem exzellenten Quellverhalten sind auch andere Eigenschaften wie ausgezeichnete Leitfähigkeit und besonders hohe Zugfestigkeiten ausschlaggebend, damit der Vliesstoff von Freudenberg Performance Materials als funktioneller Part im Kabel dienen kann. Auch dieses Beispiel zeigt: Lösungen von Freudenberg sorgen an vielen Stellen dafür, dass Windkraftanlagen weltweit immer mehr umweltfreundlichen Strom erzeugen und dabei wirtschaftlicher als je zuvor betrieben werden können.


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