Rapid Wind
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird ein neuartiger Triebstrang für Multi-Megawatt Windenergieanlagen (WEA) entworfen. Dabei findet eine Verschmelzung des Mehrfachgenerator-Konzeptes mit der Hochdrehzahlanwendung von elektrischen Maschinen statt. Ziel ist es, die spezifischen Vorteile beider Konzepte miteinander zu kombinieren, um so gegenläufige Zielstellungen wie Material- und Kosteneinsparung bei gleichzeitiger Erhöhung der Verfügbarkeit sowie gleicher oder besserer Energieeffizienz zu erreichen.
Eine höhere Betriebsdrehzahl des Generators führt direkt zu einer höheren Leistungsdichte und einer Reduzierung von Gewicht und Bauraum des Generators. Dies ermöglicht eine signifikante Einsparung von magnetisch aktivem Material, was zu einer deutlichen Kostensenkung der elektrischen Maschine führt.
Die elektrische Leistung im neu zu entwickelnden Triebstrang soll durch mehrere parallel betriebene schnelldrehende Generatoren erzeugt werden (> 5.000min-1). Diese Leistungsverteilung reduziert effektiv die Lasten in jedem Teilantrieb.
Die konsequente Umsetzung des Mehrfachgenerator-Konzepts führt zu einer Konstruktion mit vielen Gleichteilen, die aufgrund der Leistungsverzweigung kleiner und leichter als Bauelemente konventioneller Konzepte sind. Viele Gleichteile bedeuten eine erhöhte Wirtschaftlichkeit und Qualität in der Serienfertigung sowie optimierte Wartungskonzepte durch Vorhalten von Ersatzteilen ähnlich der Automobilindustrie. Die kleineren Bauteile ermöglichen darüber hinaus Reparaturen mit Bordmitteln auf der Anlage ohne den Einsatz großer Mobilkräne. Hierdurch ist eine deutliche Reduzierung von Ausfallzeiten im Produktionsbetrieb der Anlage möglich. Der Aufbau des Triebstrangs soll modular erfolgen. Dies beinhaltet ebenfalls die nachgeschaltete Leistungselektronik.
Ein weiterer Vorteil des Mehrfachgenerator-Konzepts liegt in der höheren Redundanz, da auch bei Ausfall eines Generatorantriebes im Teilastbereich der volle Energieertrag erreicht werden kann und bei Volllast nur ein anteiliger Ertragsverlust bis zur Reparatur zu verzeichnen ist.
Der Leistungsverlust durch die zusätzlich erforderliche Getriebestufe (vierte Stufe) soll durch eine wirkungsgradorientierte Betriebsstrategie kompensiert werden. Diese zeichnet sich durch partielles Abschalten von Teilantrieben im Teillastbereich aus, um die zur Energieerzeugung benötigten Generatoren im optimalen Betriebspunkt zu betreiben. Oberhalb der Nennleistung der Anlage hingegen ist der mögliche Leistungsverlust hinsichtlich der Energieausbeute irrelevant, da mehr rotorseitige Energie zur Verfügung steht, als elektrisch eingespeist werden kann.
Die Vorteile eines solchen Hochdrehzahl-Mehrfachgenerator-Triebstrangs sind sowohl für Onshore- als auch für Offshore Anwendungen nutzbar. Um diese Vorteile quantifizieren zu können, soll in dieser Untersuchung auf Basis einer 6 MW Turbine ein entsprechender Triebstrang entwickelt werden.
Laufzeit:
01. 08. 2013 - 31. 07. 2016
Assoziierte Projektpartner:
Das Projekt wird gefördert durch:
Projektträger: