Drehdurchführung Hydrauliköl sicher in rotierende Nabe leiten

Autor / Redakteur: Jörn Jacobs* / Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Hochdruck-Drehdurchführungen sind bei der hydraulischen Pitch-Verstellung von Windturbinen für das sichere Durchleiten des Hydrauliköls vom stationären Druckspeicher in die rotierende Nabe verantwortlich.

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Die Verstellung der Rotorblätter erfolgt bei größeren Anlagen meist hydraulisch.
Die Verstellung der Rotorblätter erfolgt bei größeren Anlagen meist hydraulisch.
(Bild: D.Quitter, konstruktionspraxis)

Anbetracht der fortgeführten Diskussionen über erneuerbare Energien und trotz teilweise abbröckelnder Subventionen bleibt Windkraft onshore wie offshore im Fokus oder besser: „im Aufwind“!

Und obwohl die Grundtechnik, dem Wind Energie abzuringen, seit Jahrhunderten bekannt ist, stellt die Art und Weise, wie heute Energie benötigt wird, die Konstrukteure immer wieder vor Herausforderungen, schlicht weil der Wind so ein unsteter Energielieferant ist.

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Die Herausforderungen an Windturbinen sind hoch

Zum einen sollen die Turbinen trotz ihrer Massen bereits bei geringen Wind-geschwindigkeiten anlaufen. Des Weiteren sollen sie über eine Bandbreite an Windstärken möglichst eine konstante Drehzahl aufweisen, um den Generator gleichmäßig auszulasten. Und wenn sich der Wind zu Sturm bzw. Orkan entwickelt, muss die Rotation der Turbinenflügel beschränkt oder aus Schutzgründen sogar zum Stillstand gebracht werden.

Bei zeitgemäßen Windturbinen wird das selbstverständlich über die sogenannte „Pitch-Verstellung“, also das Verändern des Ausstellwinkels des jeweiligen Rotorblattes realisiert bis hin zu Abbremsung oder Stopp. Um das zu erreichen, stehen sich zwei zentrale Konzepte technisch gegenüber: die hydraulische und die elektrische Verstellung, Drehzahlregelung und Abbremsung. Als Laie könnte man zu dem Schluss kommen, dass „elektrisch“ erste Wahl sei, weil ja elektrischer Strom produziert werde. Doch ganz so einfach ist die Sache nicht, sie hat einige Haken.

Um das benötigte Drehmoment für heutige Anlagen bei elektrischer Pitch-Verstellung bereitzustellen, müssen entsprechend große Motoren eingesetzt werden. Außerdem müssen für den Stromlos-Fall passend dimensionierte Batterien eingeplant sein, so dass die Turbine das Drehmoment für ihre Primäreinstellung erhält und wieder anlaufen kann.

Dem gegenüber steht in der Hydraulik der Druckspeicher als bewährte Komponente, die im Stromlos-Fall genügend Leistungsreserve hat, um das Drehmoment zum Anfahren zu realisieren. Ein weiterer positiver Gesichtspunkt ist, dass hydraulische Mechanik prinzipiell gedämpft läuft, ergo schonend für bewegliche Bauteile ist.

Während es für kleinere Anlagen, die nicht nur Strom einspeisen, sondern ihn kurzfristig zum Anlauf auch abnehmen, durchaus sinnvoll ist, die Rotorblätter elektrisch zu verstellen, wird bei den meisten größeren Anlagen einfach aufgrund der bewegten Massen die Verstellung hydraulisch realisiert.

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