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High Torque (HT) Windenergie Prüfstand

  Die Bundesregierung plant, bis zum Jahr 2030 die Treibhausgas-Emissionen um 65% gegenüber 1990 zu verringern; bis 2045 soll Treibhausgas-Neutralität erreicht werden. Beide Ziele sind verbindlich im novellierten Klimaschutzgesetz vom Juni 2021 festgelegt worden. Der Anteil der Erneuerbaren an der Stromerzeugung liegt im Jahr 2020 erstmals bei mehr als 50 Prozent. Die Windkraft war mit einem Anteil von 27 % die wichtigste Energiequelle. Die größeren Potentialflächen zum Windenergieausbau stehen in Deutschland an Land (On-shore) zur Verfügung. An Land lassen sich bis heute deutlich geringere Stromgestehungskosten (LCoE – Levelized Cost of Energie) realisieren. In der On-shore Windindustrie arbeiten in NRW viermal mehr Menschen als im Off-shore Bereich, wobei in NRW insgesamt 20.000 direkte Arbeitsplätze in der Windindustrie bestehen. Man kann feststellen, dass die Windenergie an Land zentral für die Erreichung der Klimaschutzziele der Bundesrepublik ist. Die Hersteller von Windenergieanlagen entwickeln und produzieren seit einigen Jahren Anlagen für Schwachwindstandorte, um auch an windarmen Standorten attraktive LCoE zu erreichen. Die Schwachwindanlagen sind durch einen vergrößerten Rotordurchmesser gekennzeichnet. Parallel sind die Nennleistungen gestiegen, um auch oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit den Ertrag zu steigern. Aus technischer Sicht führen die Schwachwindanlagen zu besonderen Herausforderungen, weil durch die größeren und schwereren Rotoren größere Kräfte übertragen werden müssen. Diese Kräfte führen im Antriebsstrang der Windenergieanlage zu höheren Belastungen. Diese Herausforderungen sind umso anspruchsvoller, wenn man berücksichtigt, dass die Leistungsdichte der Antriebskomponenten massiv angestiegen ist. Vereinfachend kann man sagen, dass die Komponenten der Antriebsstränge (Getriebe, Generatoren, …) zur Optimierung der Energieproduktion immer höher belastet werden und gleichzeitig zur Senkung der Kosten mit immer weniger Material auskommen müssen. Um diese Herausforderungen angehen zu können, müssen die Belastungen an den Antriebssträngen aktueller und zukünftiger Windenergieanlagen detailliert analysiert werden. Ohne diese Kenntnisse ist die erforderliche Ausnutzung der Leistungsreserven nur mit erheblichem Risiko möglich. Das Center for Wind Power Drives (CWD) verfügt über geeignete Prozeduren, um die Zuverlässigkeit von Windenergieanlagen auf dem Prüfstand zu untersuchen. Auf diesem Arbeitsgebiet konnte das CWD einschlägige Erfahrung aufbauen, ist wissenschaftlich ausgewiesen und von der Industrie anerkannt. Geplant ist der Neubau eines erstarkten Systemprüfstandes für die Untersuchung aktueller und zukünftiger Windenergieanlagen. Für den HighTorque HT-Prüfstand wird ein Betriebsgebäude benötigt, das Grundstück steht auf dem RWTH Aachen Campus bereit. Mit dieser Skizze werden die Gebäudekosten über den Förderaufruf Revier.Gestalten beantragt. Im Falle einer Förderung der Gebäudekosten in NRW hat das BMWi signalisiert, den Prüfstand und initiale Forschungsaktivitäten mit Bundesmitteln zu fördern. Das Revier würde bei Förderung ein Gesamtpaket aus einem hoch innovativen Prüfstand mit Betriebsgebäude bei gleichzeitiger Kostenteilung mit dem Bund erhalten. Da es zum Verständnis sinnvoll ist, wird im Folgenden das Gesamtvorhaben beschrieben. Mit der technischen Erweiterung der Prüfstandkapazität am CWD können die Hersteller von Windenergieanlagen und Antriebskomponenten bei der Überwindung der Herausforderungen wirksam unterstützt werden. Hier sind 10.000 Menschen mit hochwertigen Arbeitsplätzen in der industriellen Fertigung in NRW beschäftigt. Insbesondere für den globalen Markt müssen die Turbinen eine hohe Produktreife aufweisen. Qualitätsprobleme im globalen Markt gefährden die Arbeitsplätze. Der erstarkte Prüfstand soll darüber hinaus genutzt werden, um die Wertschöpfung mittelständischer und kommunaler Betreiber von Windenergieanlagen durch Schulungsmaßnahmen für Service und Wartung zu erhöhen.    
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