Windkraft

Wie sind Windkraftanlagen aufgebaut?

Windkraftanlagen nutzen die kinetische Energie des Windes, um elektrische Energie zu erzeugen. Dabei treibt die Bewegungsenergie des Windes die Rotorblätter des Windrades an und wandelt sie in mechanische Energie um. Im Turm der Windkraftanlage befindet sich die Gondel, das sogenannte "Maschinenhaus". Dort ist der Rotor mit einem Generator verbunden, der die mechanische Rotationsenergie schlussendlich in Strom umwandelt

Am häufigsten werden Windkraftanlagen gebaut, die durch drei Rotoren angetrieben werden. Dabei ist die Achse horizontal platziert und der Rotor befindet sich auf der sogenannten Luvseite. Dies ist die dem Wind zugewandte Seite.

Teilweise befindet sich zwischen Rotor und dem Strom-erzeugenden Generator ein Getriebe aus unterschiedlich großen Zahnrädern. Dieses wird genutzt um die langsame Drehzahl des Rotors in  eine hohe Drehzahl für den Generator zu übersetzen. Dadurch ist es möglich, deutlich kleinere Generatoren zu verbauen.

Bestandteile einer Windkraftanlage im Überblick

Rotor mit Nabe und Rotorblättern

Der Rotor ist das drehende Bauteil der Windkraftanlage, an dem die Rotorblätter angebracht sind. Dort befindet sich zudem die Nabe.

Maschinengondel

Innerhalb der Gondel befindet sich der Generator der den elektrischen Strom erzeugt, sowie häufig ein Getriebe. Die Gondel ist drehbar auf einem Turm gelagert. Dazu kommen die Überwachsungs-, Regel-, und Steuerungssysteme. Die Windgeschwindigkeit wird mittels Anemometer gemessen, einem der verschiedenen Messinstrumente, welche auf der Maschinengondel sitzen.

Verzahnungen schleifen

Zur Regulierung des Antriebs einer Windkraftanlage sind mehrere Zahnräder verarbeitet. Diese sind in den Generator-Getrieben vorzufinden, wo sie die niedrigen Drehzahlen des Rotors in hohe Drehzahlen für den Generator übersetzen.

Bei der Herstellung der Getriebe kommt es darauf an, die exakte Evolventenform während der Bearbeitung zu erreichen. Diese Form erfüllt die Anforderungen an die Zahnflankengeometrie aus dem Verzahnungsgesetz. Es geht darum, die auf das Zahnrad ausgeübte Kraft in entsprechenden Winkeln über das Rad verlaufen zu lassen.

Diese Form wird durch das Wälzschleifen der Verzahnungen mittels genau auf den Prozess ausgelegter Schleifscheiben oder Schleifschnecken erreicht. Dabei stellt die Produktpalette von Norton alle dafür erforderlichen Schleifwerkzeuge bereit, wie z.B. die speziell für das Verzahnungsschleifen entwickelte Norton Xtrimium-Plattform. Denn genau bei diesen Präzisionsschleifoperationen, die bestimmte Abmessungen und Toleranzen erfordern, ist es von entscheidender Bedeutung, das passende Schleifmittel zu verwenden. Nur so können die hohen Anforderungen und Standards in der Bearbeitung von Bauteilen für Windkraftanlagen erfüllt werden.

Beim Einsatz von Norton Schleiflösungen für das Wälzschleifen profitieren Sie von den folgenden Vorteilen:

• Die Evolventenform wird rund um das Zahnrad konstant gehalten
• Geringe Formfehlerabweichungen (ffα und ffβ) sorgen für höchste Werkstückqualität
• Perfekte Homogenität garantiert eine konstante Topografie und Oberflächengüte über die gesamte Scheibenstandzeit
• Prozesssichere und formstabile Werkzeuge garantieren maximale Effizienz und Wirtschaftlichkeit

Rotorblätter

Die meisten Windkraftanlagen besitzen drei Rotorblätter. Um den hohen Standards gerecht zu werden und aufgrund der speziellen Form, erfolgen viele der Bearbeitungsschritte zur Herstellung der Rotorblätter manuell. Gefertigt werden diese aus GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) in der sogenannten Halbschalen-Sandwichbauweise. Dadurch befinden sich zwischen den beiden GFK-Schichten Versteifungsholme die für die nötige Stabilität der Rotorblätter sorgen.

Da bei der Oberflächenbearbeitung der Rotorblätter ein unterschiedlich starker Materialabtrag erreicht werden muss, braucht es verschiedenste Arten von Schleifmitteln. Von Schruppscheiben über Schleifbänder bis hin zu Tellerfächerschleifscheiben, bietet das Sortiment von Norton für jede Anwendung in der Bearbeitung von Rotorblättern das richtige Produkt. Auch Vliesprodukte für ein perfektes Oberflächenfinish stehen zur Verfügung. Wir unterstützen Sie dabei, Ihre Prozesse effizienter zu gestalten, die Oberflächengüte nachweislich zu verbessern und die Gesamtprozesskosten zu senken.

Gussputzen

In Windkraftanlagen werden zu großen Teilen Gusskomponenten aus Eisen eingesetzt. Der eigentliche Fertigungsprozess des Gießens ist nicht sehr zeitaufwändig, wohingegen sich die anschließende Bearbeitung der Gussteile sehr zeitintensiv gestaltet. Diese umfasst das Beseitigen von Kanten und Graten – auch an schwer zugänglichen Winkeln und Ecken des Werkstückes. Die leistungsstarken Schleifmittel von Norton sorgen dafür, dass die Prozesse zeiteffizient durchgeführt werden und dabei gleichzeitig qualitativ hochwertige Ergebnisse erzeugt werden.