Die neue FWT 3000 kombiniert das Beste aus zwei Welten

Mit einer neuen Anlagengeneration in der 3.0-MW-Klasse – designed vom Ingenieurbüro W2E – hat FWT energy eine Windenergie-Anlage auf den Markt gebracht, die mit einem 120 m großen Rotor und Nabenhöhen bis 140 m gerade für Binnenland-Standorte hohe Erträge verspricht. Die Anlage kombiniert dazu die Vorteile aus zwei Welten: die Effizienz von Direktantrieben und die Kompaktheit der Getriebelösung. Erstmalig wurde das Anlagenkonzept jetzt auf dem Windsymposium in Hamburg der Fachöffentlichkeit vorgestellt.

„Die FWT 3000 ist perfekt abgestimmt auf die aktuellen Anforderungen der Windenergie-Brache: Die fordert u.a. eine hohe Effizienz selbst bei mittleren und schwächeren Windverhältnissen im Binnenland, eine machbare Transport- und Errichtungslogistik sowie eine internationale Netzkompatibilität“, sagte Dieter Lahr, technischer Geschäftsführer bei FWT energy. „Daher wurde die FWT 3000 mit großem Rotor und Nabenhöhe, einer kompakten und vergleichsweise leichten Bauweise sowie einem zukunftsorientierten Elektrokonzept – Synchron-Generator plus Vollumrichter - ausgestattet.“ Der Prototyp läuft seit Monaten mit Tageserträgen bis über 60.000 kWh. Die Anlage ist ausgelegt nach der IEC 61400-1, Windklasse 2a, und hat demnach noch Luft nach oben für eine weitere Leistungssteigerung. Nach der theoretischen Leistungskurve liegt die Nennleistung von 3 MW bereits bei 12 m/s Windgeschwindigkeit an. Die derzeit laufenden Messungen lassen erwarten, dass die tatsächliche Leistungskurve besser ausfällt und mit Jahresenergie-Erträgen von über 6 Mio. kWh bei einer mittleren Jahreswindgeschwindigkeit von 5,0 m/s und über 14 Mio. kWh bei 8,5 m/s zu rechnen ist.

Innovativer Antriebsstrang und Getriebe/Generator-Kombination

„Die Anlage basiert auf dem innovativen Antriebsstrang-Konzept, das erstmals 2006 bei der Fuhrländer FL 2500 realisiert wurde, und kommt ohne die große Hauptwelle aus, da der Rotor über ein dreireihiges Halt-/Momentenlager direkt an dem Maschinenträger befestigt ist“, so Lahr. Das spare Baulänge und Gewicht. Dieses große Hauptlager mit etwa 2,60 m Durchmesser nimmt alle Biegemomente und Querkräfte des Rotors auf, fängt sie über den Maschinenträger – er ist als Drehmomentstütze ausgelegt – sicher ab und leitet sie in die Turmstruktur weiter. So wird nur das Drehmoment des Rotors über Elastomer-Elemente schonend an die Getriebe-Generatorkombination weitergeleitet.

Kompakt: HybridDrive spart Gewicht und Kosten

Statt einem aufgelösten Triebstrang verwendet die FWT 3000 das HybridDrive-System von Winergy. Es besteht aus einer Getriebeeinheit mit 2 Planetenstufen (auf die Stirnradstufe konnte verzichtet werden), die mit bis zu 600 min^-1 den permanenterregten Synchron-Generator antreibt. Dieses mittelschnelle Konzept kommt mit 24 Polen aus. Der Generator liefert dreiphasig 720 V und verfügt über eine Wassermantelkühlung. Durch den Einsatz von drei unabhängig arbeitenden Umrichtern á 1 MW Leistung kann der Teillastbetrieb auch bei Störung eines Umrichters aufrechterhalten werden. Da Getriebe und Generator eine Einheit bilden, entfallen die aufwändige Fluchtung von Getriebe, Kupplung, Welle und Generator.

Die Kombination aus dem kompakten Antriebsstrang und dem HybridDrive spart in der Summe gut 4 m Baulänge und rund 40 to Gewicht. Das komplette Maschinenhaus bringt nur etwa 105 to auf die Waage und ist nur knapp 12 m lang, obwohl die Entwickler dort sogar den Mittelspannungstransformator und den Vollumrichter untergebracht haben.

Für die Massenreduzierung sorgt zudem ein skelettierter Guss-Maschinenträger von etwa 26 to: Wie beispielweise im Automobilbau wurde er per Finite-Elemente-Methode materialoptimiert konstruiert. Diese Kompaktheit und Gewichtsreduzierung kommt der Logistik zu Gute: Der Transport zur Baustelle vereinfacht sich. Die Montagezeiten vor Ort werden deutlich verkürzt und es können bei der Errichtung kleinere Kransysteme eingesetzt werden.

Besonderer Hybridturm für große Nabenhöhen

Neben der 90 und 100 m hohen Stahlturm-Variante kommt bei der FWT 3000 erstmals der neuartige, 8-eckige Ventur-Hybridturm mit insgesamt 140 m Höhe zum Einsatz – eine Kombination aus Betonfertigteilen und Stahlrohr. Die vorgefertigten, flachen Spannbetonteile sind einfach per LKW zu transportieren und werden auf der Baustelle in patentierter Fertigteil-Kletterbauweise zusammengebaut. Der Turmfuß misst etwa 9 m im Durchmesser. Die Verbindung zum aufgesetzten Stahlrohrturmsegment erfolgt über einen entsprechenden Stahladapter.

Zukunftsorientiert: Für alle Gridcodes und Netzbedingungen

Der permanent erregte Synchrongenerator in Verbindung mit dem Vollumrichter und modernster Steuerungstechnik macht die FWT 3000 fit für die Zukunft und alle Netzbedingungen. Mit dieser Technologie entsteht ein hochdynamisches System mit hervorragenden Netzeigenschaften. Auch wird durch dieses elektrische System die auf den Triebstrang wirkende Last minimiert. 100 % des erzeugten Stromes werden über drei Umrichter á 1 Megawatt geführt. Fällt ein Umrichter aus kann die Anlage im Teillastbereich weiterbetrieben werden. „Die Anlage erfüllt alle international bekannten Netzanschluss-Bedingungen und lässt sich auf verschiedenste Gridcodes anpassen“, verspricht der FWT-Technikchef. Das Verhalten der FWT 3000 am elektrischen Netz wird entsprechend der Technischen Richtlinien der IEC 61400-21 bestimmt.