Innovatives Überwachungssystem sorgt in Windkraftanlagen für längere Lebensdauer der Rotoren und reduzierte Stillstandszeiten

Die Lagerung der Rotorwelle ist bei Windkraftanlagen von zentraler Bedeutung. Auf die Lager wirken unmittelbar alle Kräfte, die der Wind erzeugt. Die Wälzlager sind hochdynamischen Belastungen und Betriebsbedingungen ausgesetzt. Fällt das Hauptlager aus, kommt es zum ungeplanten Stillstand der gesamten Windkraftanlage mit Produktionsausfällen und hohen Folgekosten. Hier setzt das von Schaeffler neu entwickelte Vorspannungsmesssystem PREMESY an.

In modernen Multimegawatt-Windkraftanlagen kommen häufig sogenannte angestellte Lagerungen zum Einsatz. Dieses Lagerkonzept bietet eine hohe Zuverlässigkeit und ermöglicht lange Einsatzzeiten. Wichtig ist dabei jedoch eine möglichst genaue Einstellung der Lagervorspannung schon bei der Montage sowie im laufenden Betrieb. Die optimale Auslegung dieser Vorspannung wird im Konstruktionsprozess mit komplexen Berechnungen nach der sogenannten Finite-Elemente-Methode ermittelt. In der Praxis werden diese Einstellungen jedoch insbesondere nach der Montage nur selten oder gar nicht kontrolliert. Abweichungen von der bei der Konstruktion definierten Lagervorspannung werden erst dann erkannt, wenn die Lager im Betrieb vorzeitig ausfallen.

Schaeffler PREMESY ist das erste und einzige auf dem Markt erhältliche, digitale System seiner Art. Es überwacht die Vorspannung der Lagerungen bereits während des Montageprozesses sowie während des Betriebs der Anlage.

Kernstück des Systems sind hochpräzise digitale Abstandssensoren, die von einem leicht zu integrierenden Zentralgerät überwacht werden. So bietet PREMESY auch die Grundlage für eine vorausschauende Instandhaltung, da die wichtigsten Einflussfaktoren für mögliche Schäden überwacht werden.

Kontinuierliche Überwachung verhindert Ausfälle und hohe Folgekosten

Demgegenüber können ungeplante Ausfälle einer Windkraftanlage sehr hohe Kosten verursachen. Neben dem Produktionsausfall für mehrere Tage oder sogar Wochen können Reparaturkosten, insbesondere bei Offshore-Anlagen, zwischen 500.000 und 1.000.000 Euro anfallen.

„Ohne die Unterstützung durch PREMESY ist es sehr kompliziert, die Lagervorspannung korrekt einzustellen und zu überwachen. Bei einer zu hohen Vorspannung sinkt die Lebensdauer erheblich, und im Extremfall kann das Lager überhitzen. Eine zu geringe Vorspannung stört das reibungslose kinematische Verhalten der Wälzkörper, was zu einem frühzeitigen Ausfall des Lagers und damit der gesamten Windkraftanlage führen kann“, erklärt Benedikt Neugebauer, Experte der Regional Business Unit Wind Energy bei Schaeffler. „Daher trägt PREMESY zu einem störungsfreien Betrieb der Windkraftanlage und somit zur zuverlässigen Energieproduktion bei.“

Dabei hat sich PREMESY schon vor der nun erfolgenden Markteinführung erste Lorbeeren verdient: Die innovative Lösung wurde Anfang November 2021 vom Verband Südostasiatischer Nationen ASEAN mit dem „Wind Future Award“ in der Kategorie „Smart Technology Innovation of the Year“ ausgezeichnet.