Windenergieanlagen Großlagerprüfstand testet Lager in dynamischen Dauertests

Redakteur: Katharina Juschkat

Mit einem neuen Großlagerprüfstand kann das Fraunhofer IWES realitätsnah und schnell die Rotorblattlager von Windenergieanlagen testen. Der Prüfstand überträgt Lasten bis 50 Meganewtonmeter auf die Lager und imitiert die Bewegung einer Windenergieanlage.

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Der Großlagerprüfstand des Fraunhofer IWES kann Rotorblattlager im beschleunigten Verfahren testen.
Der Großlagerprüfstand des Fraunhofer IWES kann Rotorblattlager im beschleunigten Verfahren testen.
(Bild: Fraunhofer IWES/Ulrich Perrey)

Forscher des Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES haben einen neuen Großlagerprüfstand entwickelt, der Rotorblattlager für Offshore-Windenergieanlagen in einem beschleunigten Verfahren testen kann. Das Fraunhofer IWES hat jetzt eine erste Testreihe auf dem neuen Prüfstand „Beat 6.1“ („Bearing Endurance and Acceptance Test“) abgeschlossen: Seit Mai 2019 wurden unterschiedliche Lagertypen für eine 7,5 MW-Windenergieanlage erfolgreich getestet.

Wie der neue Großlagerprüfstand funktioniert

Bei der Prüfung wird mithilfe von sechs Hydraulikzylindern eine statische Last mit bis zu 50 Meganewtonmeter auf Rotorblattlager mit 3 bis 6,5 m Durchmesser übertragen. Der Prüfstand kann die Bewegungen einer Windenergieanlagen (WEA) nachbilden, auch mit Lastwechseln. Dieses neue Verfahren kann die Lasten aus 20 Betriebsjahren in vier bis sechs Monaten nachbilden.

Im Forschungsprojekt „Hapt“ („Highly Accelerated Pitch Bearing Test“) konzentrierte sich das Institut bei den Dauertest der Rotorblattlager vor allem auf den Einsatz von IPC – „Individual Pitch Control“. Mit IPC werden die Lasten bei Windenergieanlagen reduziert. Das funktioniert, indem die Lasten an den einzelnen Rotorblättern aneinander angeglichen werden. Damit reduzieren sich die Lasten, die auf die Struktur der Anlage wirken.

Verschleißverhalten am Prüfstand erkennen

Die Testergebnisse der ersten Lager haben gezeigt: Das Verschleißverhalten kann am Prüfstand erfolgreich nachgebildet werden. Außerdem zeigen sich lagerspezifische Problemstellungen und Schadensmechanismen. Diese Ergebnisse können künftig Entwicklungskosten mindern und Ertragsausfälle reduzieren.

Dr. Matthias Stammler, Senior Engineer am Fraunhofer IWES, fasst die Ergebnisse zusammen: „Während der Tests konnten wir nachweisen, dass die Lasteinleitung mit einer dynamischen Genauigkeit von 0,1 Prozent arbeitet. Auch unser Dauerlaufkonzept konnten wir erfolgreich abprüfen. Zudem haben wir wertvolle Erkenntnisse über die Entwicklung von Verschleiß in Blattlagern gewonnen, die einen Verschleiß vermeiden können.“

Im nächsten Schritt will das Fraunhofer IWES eine neue Lagerart testen: T-Solid-Lager. Diese Lager weisen eine höhere Ermüdungslebensdauer gegenüber Vierpunktlagern auf. Jetzt werden die Lager im Vergleich mit Vierpunktlagern einem Verschleißdauerlauf unterzogen.

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