1. Februar 2021

Beschleunigte Prüfung von Rotorblattlagern: Erfolgreiche Testreihe auf dem Prüfstand BEAT6.1 in Hamburg

Der innovative Großlagerprüfstand beweist sich im Regelbetrieb.

Die Lager von Windenergieanlagen müssen enorme Lasten aushalten. Insbesondere die ständigen Lastwechsel können zu Verschleiß oder sogar Ausfall der Wälzlager führen. Der Großlagerprüfstand BEAT6.1 in Hamburg ermöglicht eine bessere Kenntnis von Schäden und Schadensverläufen an den hochbelasteten Lagern. Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES hat nun auf dem Lagerprüfstand eine erfolgreiche Testreihe zur beschleunigten Prüfung von Rotorblattlagern absolviert. Damit beweist sich der innovative Großlagerprüfstand im Regelbetrieb. Optimierte Blattlager beugen Anlagenstillständen vor und tragen dazu bei, den Betrieb wirtschaftlicher zu gestalten.   

20 Jahre in sechs Monaten simulieren

In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Vorhaben HAPT (Highly Accelerated Pitch Bearing Test) haben die Projektpartner erfolgreich die ersten Rotorblattlager getestet. Bei dieser beschleunigten Prüfung von Blattlagern übertragen sechs Hydraulikzylinder bis zu 50 Meganewtonmeter statische Last auf ein Lager. Die Hydraulikzylinder haben genug Kraft, um fünf komplette ICEs anzuheben. Zudem bildet der Prüfstand die Bewegungen einer Windenergieanlage im Betrieb nach – mit den einhergehenden Lastwechseln. So können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Prüfstand 20 Jahre Betrieb in nur vier bis sechs Monaten nachbilden.

In dem HAPT-Vorhaben haben sich die Projektpartner insbesondere auf den Einsatz von Individual Pitch Control (IPC) konzentriert. Dies ist eine Maßnahme zur Lastenreduktion, welche die Lasten an den einzelnen Rotorblättern angleicht und so Lastschwankungen reduziert. Seit der Inbetriebnahme im Mai 2019 hat das Institut unterschiedliche Lagertypen für eine 7,5 Megawatt-Windenergieanlage getestet. Dabei konnte das Projektteam zeigen, dass die Lasteinleitung mit einer dynamischen Genauigkeit von 0,1 Prozent arbeitet. Auch das erarbeitete Dauerlaufkonzept konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erfolgreich validieren. Zudem haben sie zentrale Einsichten über den Verschleiß in Blattlagern gewonnen.

Entwicklungskosten mindern

Dazu erläutert Projektleiter Dr. Matthias Stammler: „Die Prüfungen der Rotorblattlager der ersten Industrieprojekte haben lagerspezifische Problemstellungen aufgezeigt, die unseren Kunden wertvolle Erkenntnisse über Schadensmechanismen liefern. So können künftige Entwicklungskosten gemindert und Ertragsausfälle reduziert werden.“

Das Projektteam beurteilt und erweitert das Prüfkonzept laufend. Im nächsten Schritt werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Prüfstand neuartige T-Solid-Lager testen. Diese weisen eine höhere Ermüdungslebensdauer auf und werden nun mit dem Verschleißdauerlauf der gängigen Vierpunktlager verglichen, um ihre Eignung zu überprüfen.

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