antriebstechnik 7-8/2023

SPECIAL: HEAVY-DUTY / OFFSHORE
WINDENERGIE
HART AM WIND: ROTORBLATTLAGER AUF
DEM WEG ZUR MODULARISIERUNG
Zwei Trends in der technischen Weiterentwicklung von Windkraftanlagen haben
direkten Einfluss auf das Design und die Zuverlässigkeit von Pitch- bzw. Blattlageranwendungen:
das Größenwachstum der Anlagen und der Anstieg der Blattverstell- oder
Pitch-Aktivität. Thyssenkrupp Rothe Erde und Hawe Hydraulik haben kooperiert und in
Zusammenarbeit mit ITH Bolting Technology nun eine wegweisende Lösung für die
daraus resultierenden Herausforderungen gefunden: Die Pitch-Bearing-Unit, kurz PBU.
In den vergangenen 20 Jahren sind Windenergieanlagen kontinuierlich
größer geworden. Die Rotorblattdurchmesser und
Blattlängen sind entsprechend gewachsen. Das stellt OEMs
von Windkraftanlagen vor zunehmende Herausforderungen.
Mit immer größer werdenden Naben- und Rotorblattkomponenten
steigen nicht nur die Anforderungen an die Bearbeitung,
Montage und Logistik der Komponenten, sondern auch die mechanischen
Belastungen im Bereich von Nabe und Blattlager. Immer
aufwendigere Maßnahmen sind konstruktiv nötig, um eine
ausreichende und auf die Einzelkomponenten abgestimmte Steifigkeit
des Gesamtsystems zu erreichen, das aus der Nabe und
den drei Blattlagern samt Rotorblättern besteht; dies gilt besonders
für große Multi-MW-Windenergieanlagen. Gleiches gilt für
das Design, die Lager-Berechnung und die experimentelle Validierung
der einzelnen Komponenten.
Ein zweiter Trend ist die kontinuierliche Zunahme der Pitch-
Aktivität, beispielsweise aufgrund des Einsatzes einer sog. Individual
Pitch Control (IPC). Die permanente Anpassung des Rotorblatt-Anstellwinkels
verbessert zwar einerseits den Energieertrag
und verringert die dynamischen Strukturbelastungen. Andererseits
führt dies zu höheren zyklischen Beanspruchungen im
Laufbahnsystem der Pitch- oder Blattlager, was erhöhte Tragfähigkeitsanforderungen
an das Lager mit sich bringt.
Um einen reibungslosen Betrieb der Anlage über den gesamten,
erwarteten Lebenszyklus von 20 bis 25 Jahren sicherzustellen,
werden konstruktiv angepasste Blattlager [1], [2] und Blattverstell-
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