Prüfleistung verdoppelt

Generatoren - Neben dem Getriebe ist der Generator die zweite Hauptkomponente des Antriebsstrangs einer Windturbine. Er wandelt mechanische Energie an der Generatorwelle in Drei-Phasen-Strom um, der anschließend in das Stromnetz eingespeist werden kann. Ein neuer 5-MW-Prüfstand sichert die Qualität der Generatoren.

15. September 2005

Als Flender im Jahr 2001 seine Windkraftaktivitäten in der dazu gegründeten Winergy AG konzentrierte, war auch der Bereich der Generatoren betroffen. Das Windgeneratorengeschäft der bisherigen Flender-Tochter Loher GmbH in Ruhstorf, unweit von Passau, wurde in die Winergy integriert. Die Ruhstorfer brachten die Erfahrung aus über 100 Jahren Elektromaschinenbau und 20 Jahren Konstruktion und Entwicklung von Asynchrongeneratoren für Windkraftanlagen in das Unternehmen ein.

Doppelt gespeist

Gemeinsam mit den weltweit führenden Windturbinenherstellern entwickeln die Winergy-Generatorenspezialisten im Augenblick doppelt gespeiste Generatoren für Anlagen im Leistungsbereich von 3 MW bis 5 MW, die für den Offshore-Einsatz konzipiert sind. Dabei kommen den Winergy-Mitarbeitern in Ruhstorf die Erfahrungen mit Antrieben bei größeren Offshore-Pilotanlagen zugute.

Durch bedeutende Investitionen werden die Voraussetzungen für die Serienproduktion solcher großen Generatoren gezielt optimiert. Bereits bisher verfügt die Winergy in Ruhstorf über eines der modernsten Prüffelder für elektrische Maschinen. Die bisherige Prüfanlage für Prüfungen im Leistungsbereich bis ca. 2,4 MW wird gerade auf 5 MW erweitert, um den steigenden Anforderungen zu begegnen. Die Prüfung auf den Prüfständen ist ein wichtiger Bereich der Qualitätssicherung bei der Entwicklung von neuen Generatoren und der Produktion von Serien-Generatoren.

Auf dem Prüfstand in Ruhstorf finden jeweils umfangreiche Tests und Messungen statt: Von besonderem Interesse sind dabei Erwärmung des Generators, Wirkungsgrad, Geräuschentwicklung, elektrotechnische Parameter wie Schlupf, cosphi, Kurzschlussströme, Stillstands­spannung, Anzugsmoment oder Kippmoment. Insbesondere bei drehzahlgeregelten Generatoren werden die Gesamtdaten - Ströme, Blindleistungen, Wirkungsgrad usw. - an verschiedenen Lastpunkten kontrolliert und dokumentiert. Die Prüfung erfolgt im Sinusbetrieb (50HZ oder 60Hz) oder drehzahlvariabel je nach Ausführung des Generators. Dabei werden jeweils Volllast- und Worst-Case-Bedingungen simuliert. Rahmen des Prüfprogramms sind im Einzelnen die Bedingungen aus der Norm IEC 60034 und die mit den Kunden abgestimmten Spezifikationen. Der neue Prüfstand wurde unter der Projektleitung der Loher GmbH entwickelt, projektiert und mit Loher-Motoren und -Umrichtern gebaut. Die windenergiespezifischen Prüfanforderungen haben die Generatoren-Experten von Winergy in die Entwicklung und Planung bei Loher eingebracht. Der neue Prüfstand wird während des Sommers aufgebaut. Um während der Umstellungsphase von der 2,4-MW- auf die neue 5,0-MW-Prüfanlage auf eine lange Betriebsunterbrechung verzichten zu können, wurde eine Installationslösung gesucht, die es erlaubt, den neuen Maschinensatz in die bisher schon genutzte Prüfungshalle neben dem bisherigen Prüfstand aufzubauen.

Verdoppelte Leistung

Neben der fast verdoppelten Leistung verfügt der neue Prüfstand über eine Reihe wesentlicher Neuerungen. Beispielsweise werden in der neuen Anlage statt der bisherigen Gleichstrommaschinen zuverlässigere Belastungs- und Rückspeisemaschinen - umrichtergespeiste Asynchronmaschinen - eingesetzt. Der zu prüfende Generator kann in allen Leistungsbereichen und mit frei wählbarer Frequenz und Drehzahl belastet werden. Die neue Anlage zeichnet eine bessere Steuerbarkeit und die Automatisierung der Regelung aus; in Zukunft können Prüfungen automatisch über Nacht ablaufen.Auch an die Umwelt ist gedacht worden: Für einen möglichst ressourcenschonenden Betrieb wird die gesamte Systemleistung des Prüfstands »im Kreis« gefahren. Damit müssen jeweils nur die Leistungsverluste des Prüflings und der Belastungsmaschinen neu in den Kreislauf eingespeist werden. Auch die Verlustleistung von bis zu 800 KW ist nicht verloren, sondern wird für die Beheizung des Werksgebäudes verwendet. Mit Hilfe des neuen Prüfstands sichert Winergy im Bereich der zukunftsträchtigen drehzahlvariablen Antriebe seine Marktposition in der Spitzengruppe der Anbieter. Das zeigt das Beispiel der neuen Großturbine von Vestas: Die Vestas V120 wird mit 120m Rotordurchmesser und 4,5 MW Nennleistung eine der größten Windkraftanlagen der Welt sein und noch im Jahr 2005 ans Netz gehen. Die von Winergy dafür entwickelten doppelt gespeisten Generatoren werden im August 2005 zu den ersten Prüflingen auf dem neuen Prüfstand gehören und in Ruhstorf unter Volllastbedingungen getestet werden.

Dr. Gunther Elender, Winergy

Erschienen in Ausgabe: 06/2005