Generator Ringgenerator für 10-MW-Anlagen entwickelt

Redakteur: Juliana Schulze

Wissenschaftler der Universität Kassel und des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik entwickeln einen magnetisch gelagerten Ringgenerator für die noch leistungsstärkeren Windenergieanlagen der Zukunft.

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Die Kasseler Wissenschaftler wollen die im Generator auftretenden gewaltigen Kräfte mit Magnetfeldern bändigen, so wird das Gewicht für die sonst nötigen Verankerungen der Komponenten sehr stark reduziert. (Bild: Universität Kassel)
Die Kasseler Wissenschaftler wollen die im Generator auftretenden gewaltigen Kräfte mit Magnetfeldern bändigen, so wird das Gewicht für die sonst nötigen Verankerungen der Komponenten sehr stark reduziert. (Bild: Universität Kassel)

Der Generator bildet das Herzstück einer Windenergieanlage: Er wandelt die mechanische Energie des sich drehenden Rotors in elektrischen Strom. Doch die Masse des Generators wächst mit der Leistung der Anlage enorm an. Die Generatoren der 6-MW-Windboliden des deutschen Marktführers Enercon bringen bereits 250 Tonnen auf die Waage. Schon werden Windräder mit einer Leistung von 10 MW angepeilt.

Direkt angetriebene Generatoren stoßen bei 10 MW-Anlagen an ihre Grenzen

Doch bei diesen Größenordnungen stößt die herkömmlich verwendete Technik an ihre Grenzen: Denn direkt angetriebene Generatoren solcher Super-Anlagen würden etwa 1.000 Tonnen wiegen und hätten eine so große Masse, dass sie nicht mehr im Maschinenhaus der Windkraftanlage, der Gondel, untergebracht werden könnten, sagt Professor Dr.-Ing. Siegfried Heier vom Fachbereich Elektrotechnik/Informatik der Universität Kassel. Er ist Leiter des vom Bundesumweltministerium (BMU) mit insgesamt 550.000 Euro geförderten und vom Forschungszentrum Jülich getragenen Forschungsprojekts MagnetRing. "Das erforderte gigantische Turm-Bauwerke. Es gäbe keinen Kran, der diese Masse auf die Gondel hieven könnte", ergänzt er.

Generator wird in einem Ring platziert

Die Kasseler Forscher haben deshalb eine neue Architektur für den Generator entwickelt. Er wird nicht mehr in der Gondel der Windkraftanlage platziert, sondern in einem Ring mit 20 bis 24 Meter Durchmesser, der durch Streben mit der Gondel verbunden wird. "Mit dem Gewicht des elektromagnetisch aktiven Teils des Generators wollen wir bei einer Zehn-Megawatt-Anlage unter 20 Tonnen bleiben", sagt Professor Heier. "Hinzu kommen dann noch die Tragkonstruktionen des Generators." Die im Generator auftretenden gewaltigen Kräfte wollen die Kasseler Wissenschaftler mit Magnetfeldern bändigen, so wird das Gewicht für die sonst nötigen Verankerungen der Komponenten sehr stark reduziert.

Vorbild des Ringgenerator-Prinzips ist Schwebebahn Transrapid

Das Prinzip des Ringgenerators ist zum Teil an die Antriebstechnik des in Kassel entwickelten Transrapid angelehnt, der zwischen der chinesischen Metropole Shanghai und deren Flughafen pendelt. Diese Schwebebahn verfügt an ihrer Unterseite über Permanentmagnete. Sie bewegt sich durch ein magnetisches Kraftfeld und elektrischem Strom kontaktlos über einen Fahrweg. Der in den Fahrweg integrierte Elektromotor wandelt Strom in mechanische Energie, also Vortrieb.

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