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antriebstechnik 12/2022

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antriebstechnik 12/2022

HYDRAULIK UND PNEUMATIK

HYDRAULIK UND PNEUMATIK STEUERUNG FÜR WINDENERGIEANLAGEN HART AM WIND DREHEN Im ersten Moment nicht sichtbar, gibt es an Windenergieanlagen verschiedene Anpassungsmöglichkeiten an die aktuellen Windverhältnisse. Das betrifft unter anderem die Blattverstellung mit Hilfe eines Pitchmoduls oder das Aktivieren der Blattspitzenbremse. Je nach Wetter und Windgeschwindigkeit kann die Steuerung dafür die richtigen Parameter einstellen. Bei Wartungsarbeiten muss die Technik auch sicher agieren, zum Beispiel nach dem Stoppen der Windkraftanlage, um den Rotor zuverlässig zu halten. In Windenergieanlagen dienen Pitchsteuerungen und Pitchantriebe zur zuverlässigen Anpassung des Blattwinkels an die Windstärke. Die Steuerungen sind außerdem maßgeblich dafür verantwortlich, dass aus der Windkraft ein bestmöglicher Energieertrag gewonnen wird. Die Technik muss über die gesamte Lebensdauer der Anlage zuverlässig arbeiten. Aktuelle Entwicklungstrends zeigen eine kontinuierliche Zunahme der Pitchaktivität, unter anderem hervorgerufen durch extremere Wetterbedingungen. Gleichzeitig hat die Funktionalität der Antriebe erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer weiterer Komponenten wie Turm und Fundament. LAUES LÜFTCHEN AUSNUTZEN Hawe Energy Solutions, eine 100-prozentige Tochterfirma der Hawe Hydraulik hat gemeinsam mit Thyssen Krupp Rothe Erde eine Pitch Bearing Unit (PBU) bestehend aus Blattlager und Pitchantrieb entwickelt. Der hydraulische Pitchantrieb (Pitchmodul) wird hierbei direkt als vorgefertigte und geprüfte Einheit in das Blattlager integriert. Diese Kombination stellt dann für den Anwender eine einbaufertige Systemlösung dar. Dennoch lässt sich das Pitchmodul auch als eigenständige Komponente sehen. Es besteht aus den Pitchzylindern zur Drehung des Blattes, hydraulischen Kolbenspeichern zur bedarfsgerechten Energieversor­ gung, dem Steuerblock mit einem hochdynamischen Proportionalventil und der notwendigen Verrohrung. Das Pitchmodul kann der Windkraftanlagenbauer für hydraulische Pitchsysteme einsetzen oder im Austausch für elektrische Pitchsysteme verwenden. SPITZENBREMSE Durch den modularen Aufbau sind verschiedene konstruktive Ausführungen möglich. Drei verschiedene sind bereits durch die Ingenieure von Hawe konstruktiv umgesetzt. Damit lassen sich kundenindividuelle Lösungen für jede Größe von Windturbinen realisieren. Durch die vormontierte Lieferung reduzieren sich darüber hinaus Logistikkosten und Montagezeiten. Bei kleineren Windenergieanlagen kommen Blattspitzenbremsen zum Einsatz, die kompakt bauen müssen. Sie sorgen dafür, dass sich die Rotorspitzen aus dem Wind drehen, was die Anlage zum Stehen bringt. Die hierzu benötigten Komponenten lassen sich hydraulisch antreiben. Mit seinem speziell dafür zugeschnittenen Minihydrau likaggregat gibt es laut Hersteller eine sehr kompakte robuste Lösung. Dies kann nicht nur den Wartungsaufwand vermindern, sondern auch die Zuverlässigkeit der Gesamtanlage erhöhen. Die Blattspitzenbremsen werden von einem Aggregat angesteuert und regeln sämtliche drei Blattspitzen simultan. Deshalb 32 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

HYDRAULIK UND PNEUMATIK 01 02 03 01 Kann verstellen: Eine von mehreren Bauformen für das anschlussfertige Pitchmodul 02 Kann drehen: Kompakte Steuerung für das Drehen der Blattspitzenbremse in kleineren Windenergieanlagen 03 Kann bremsen: Kompaktaggregat mit direkt angebauter Handpumpe, hier in der Cold Climate Variante mit aufgesetztem Silica-Gel-Filter ist es wichtig, hier ein absolut zuverlässiges und robustes Aggregat einzusetzen. Hawe hat hierfür das Minihydraulikaggrat Typ HR als platzsparende und gleichzeitig kosteneffiziente Lösung im Programm. Das Aggregat lässt sich mit der eingebauten bidirektional arbeitenden Hydraulikpumpe, mit einem doppeltwirkenden Zylinder ohne weitere Ventiltechnik ansteuern. Auch ein einfachwirkender Zylinder kann zum Einsatz kommen. Dann allerdings wird zusätzliche Ventiltechnik benötigt. Die eingebaute Radialkolbenpumpe sorgt laut Hersteller für eine robuste und langlebige Arbeitsweise. Das System kann der Anlagenbetreiber für verschiedene Anlagengrößen abstimmen und modular anpassen. Ein zuverlässiges Funktionieren der Bremse im Bedarfsfall verhindert kritische Betriebszustände. MANCHMAL MUSS MAN STOPPEN Im Notfall oder bei geplanter Wartung beziehungsweise Servicearbeiten muss in jeder Windturbine eine Vorrichtung das Drehen des Rotors sicher stoppen und dies sicher halten. Dazu wird in mittleren und großen Windenergieanlagen eine Scheibenbremse auf der Welle positioniert. Diese löst ein Hydraulikaggregat mit angebautem Steuerblock zuverlässig aus und betätigt sie auch. Hawe baut je nach Bremsengröße das passende Kompaktaggregat aus dem modular aufgebauten Baukasten zusammen. An das Aggregat direkt angeflanscht befindet sich der Steuerblock, der von Hawe in diesem Fall mit Wegesitzventilen ausgeführt ist. Zur Auswahl stehen Steuerblöcke mit Einschraubventilen oder die anwenderfreundliche Funktionsmodulbauweise. Durch ihre Konstruktion halten die in beiden Bauformen integrierten Wegesitzventile die Bremse und das auch bei ausgefallener Stromversorgung. Direkt an das Aggregat lässt sich zusätzlich eine Handpumpe anbauen. Mit dieser kann im Wartungsfall der Servicemitarbeiter die Bremse gezielt manuell aktivieren und so für noch mehr Sicherheit sorgen. Die kundenspezifisch ausgeführten Kompaktaggregaten lassen sich auch direkt an der Rotorbremse anbauen, wodurch unnötige Leitungslängen vermieden werden. Die Aggregate kann der Windkraftanlagenbauer sowohl liegend als auch stehend anordnen. Sie sind, wie in diversen Einsatzländern gefordert, „Cold Climate“ tauglich und auf Anfrage auch UL zugelassen. Bilder: Christian Schwier – stock.adobe.com, Hawe Hydraulik www.hawe.com DIE IDEE „Rotorblätter an modernen Windkraftanlagen sehen im ersten Moment vielleicht starr aus. Aber damit sie bei (fast) jedem Wetter sicher Energie liefern, müssen diverse Einstellmöglichkeiten vorhanden sein. Dies betrifft unter anderen die Pitchsteuerung oder die Blattspitzenbremse. Beides sind wichtige Geräte, um das Rotorblatt oder deren Spitze zu verstellen. Auch bei Wartungsarbeiten muss die Technik sicher agieren, zum Beispiel um die schnelldrehende Getriebewelle sicher zu halten.“ Andreas Nocker, Key Market Manager Renewable Energy/ Key Markets & Application, Aschheim/München www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 33