Das System GENERA basiert auf einem doppelt gespeisten Induktionsgenerator (DFIG) und bietet Verbesserungen hinsichtlich Leistungsdichte, Abmessungen, Geräuschemissionen und Materialverbrauch. Eine seiner Haupteigenschaften ist, dass es selbst in den höchsten Leistungsklassen keine Permanentmagnete oder Seltenerdmetalle verwendet.
Leistungsdichte bis zu 700 W/kg:
Die Konstruktion erreicht Leistungsdichten von bis zu 700 W/kg, rund 10 % höher als beim Vorgängermodell. Gleichzeitig wurde die Generatorlänge um ca. 25 % reduziert.
Diese Reduzierung erleichtert die Integration in die Gondel und vereinfacht die Logistik der Ausrüstung für Turbinen mit einer Leistung von über 10 MW. So können in bestimmten Projekten Standard-Lkw und -Container eingesetzt werden.
Das System macht zudem externe Lüfter überflüssig und vermeidet damit den damit verbundenen Hilfsenergieverbrauch. Dadurch kann ein größerer Anteil des erzeugten Stroms der Nettoleistung der Turbine zugeführt werden.
Eine weitere Verbesserung betrifft die Akustik. Die Geräuschemissionen wurden im Vergleich zur Vorgängergeneration um 6 dB(A) reduziert – ein besonders wichtiger Aspekt für Anlagen in lärmbeschränkten Gebieten.
Der seltene-Erden-freie Generator
GENERA nutzt eine DFIG-Architektur und kann in verschiedenen Leistungsklassen eingesetzt werden, ohne auf Seltenerdmaterialien angewiesen zu sein.
Dies ist besonders wichtig bei Hochleistungsturbinen, da andere Generatorarchitekturen Permanentmagnete mit diesen Materialien verwenden.
Der Abbau und die Verarbeitung von Seltenerden konzentrieren sich geografisch auf wenige Länder, was Risiken hinsichtlich Preisgestaltung und Versorgung mit sich bringen kann. Durch den Verzicht auf diese Materialien wird diese Abhängigkeit im Antriebsstrang der Windkraftanlage reduziert.
Darüber hinaus können die Generatorwicklungen je nach Projektanforderungen aus Aluminium oder Kupfer gefertigt werden. Diese Flexibilität ermöglicht die Berücksichtigung von Faktoren wie Kosten, Rohstoffverfügbarkeit und den erforderlichen technischen Eigenschaften.
Getriebeintegration:
Der Generator ist für den Betrieb mit verschiedenen Getrieben ausgelegt, kann aber auch in speziell für Hochleistungswindkraftanlagen optimierte Architekturen integriert werden.
Eine solche Architektur ist REVO, ein Getriebekonzept mit einer Drehmomentdichte von 300 Nm/kg. Ziel dieser Lösungen ist es, kompaktere Antriebsstränge zu realisieren oder die Leistung zu steigern, ohne die Gesamtabmessungen proportional zu vergrößern.
Die Abstimmung zwischen Generator und Getriebe optimiert das Übersetzungsverhältnis und den Gesamtwirkungsgrad des Systems. Sie erleichtert zudem das Blindleistungsmanagement, die Netzkompatibilität und die Integration der Windkraftanlage in Windparks.
Individuelle Konfiguration für jedes Projekt.
Die Generatoreigenschaften lassen sich an die spezifischen Anforderungen jeder Anlage anpassen. Zu den Variablen gehören das Wicklungsmaterial, Lärmschutzauflagen sowie Transport- und Installationsanforderungen.
Diese Modularität ist besonders relevant in einem Sektor, in dem die Turbineneigenschaften je nach Einsatzort (Onshore oder Offshore), Leistung und Standortbedingungen erheblich variieren können.
Antriebsstrangüberwachung:
Die Entwicklung dieser Systeme ist eng mit der Digitalisierung der Instandhaltung verknüpft. Schwingungssensoren und Überwachungssysteme ermöglichen die Überwachung verschiedener Antriebsstrangkomponenten, vom Hauptlager über Getriebe und Kupplung bis hin zum Generator.
Die erfassten Daten können zentralisiert werden, um sowohl einzelne Windkraftanlagen als auch komplette Anlagen innerhalb eines Windparks zu analysieren. Die Analyse dieser Daten ermöglicht die Erkennung von Anomalien und die Planung von Wartungsmaßnahmen, bevor es zu Ausfällen kommt.
Ziel dieses Ansatzes ist es, ungeplante Stillstandszeiten zu reduzieren, Wartungsintervalle zu optimieren und die Verfügbarkeit der Turbinen über ihre gesamte Lebensdauer zu erhöhen.
Weniger Masse für zukünftige Windkraftanlagen:
Mit steigender Windkraftleistung gewinnt die Reduzierung von Gewicht und Abmessungen der Antriebskomponenten zunehmend an Bedeutung.
Eine geringere Masse senkt die strukturellen Anforderungen an Türme und Fundamente und erleichtert Transport und Installation der Anlagen. Kompaktere Bauweisen ermöglichen zudem den einfacheren Zugang zu Standorten mit größeren logistischen Herausforderungen.
Die Kombination aus höherer Leistungsdichte, geringerer Abhängigkeit von bestimmten kritischen Materialien und digitalen Überwachungssystemen spiegelt einen der wichtigsten Trends in der Windenergiebranche wider: die Steigerung der Turbinenleistung ohne proportionale Erhöhung von Größe, Masse und Komplexität der Komponenten.
