© Foto | ebm-papst, Ralf Kreuels

HyBlade: Selbstkühler

Im Saarland werden Windkraftanlagen entwickelt und gebaut, die zuverlässig sind und auch auf selbstkühlende Kräfte setzen – mithilfe von EC-Technik.


Einsam auf dem Hügel dreht sich in 69 Meter Höhe der Rotor einer Windkraftanlage. Es bläst ein ordentliches Lüftchen über Sitzerath im nördlichen Saarland. Der Bildschirm der Anlagensteuerung zeigt eine Windgeschwindigkeit von 5 bis 15 Metern in der Sekunde. Im Inneren der Stahlröhre klingt das nach dem Ächzen eines Schwerst­arbeiters. Dabei ist das Brummen das zufriedene Geräusch eines sich bei nahezu Nennlast drehenden schlanken Riesen namens VENSYS 62 – des 2003 errichteten Prototyps der VENSYS Energy AG.

Windkraftanlagen (WKA) sind aus unserem Landschaftsbild nicht mehr wegzudenken. Unumstritten sind sie jedoch nicht: Zu laut, zu starker Schlagschatten, zu hässlich, so lautet der Vorwurf mancher Bürgerinitiativen und Gemeinden. Doch das ist nur die eine Seite, auf der anderen bieten die WKA große Vorteile: sicher, nahezu umweltneutral – und wartungsarm, wenn sie zukunftsweisend entwickelt wurden. „Wir haben vieles, was kaputtgehen kann, einfach weggelassen“, bringt es Tanja Maringer, Vertriebsassistentin bei VENSYS in Neunkirchen, auf den Punkt. Einfach, langlebig und zuverlässig sind die Anlagen, die im Saarland entwickelt und bald auch am neuen Standort in Neunkirchen produziert werden.

Maximaler Wirkungsgrad

Das Herzstück der getriebelosen Windturbine, die man im Prototyp in Sitzerath testete und damit einen neuen Stand der Technik schuf, ist die innovative Generatortechnik. Der Generator basiert auf Permanentmagnettechnik, die es für elektrische Antriebe bereits gab, die nun jedoch auch für Windenergieanlagen nutzbar gemacht wurde. Bei diesem Außenläufer-Generator wird das Erregerfeld durch Permanentmagnete aus Neodym-Eisen-Bor erzeugt. Der Clou dieser Technik: Verschleißteile und anfällige Zusatzaggregate wie zum Beispiel Schleifringe zur Übertragung der Erregerleistung gibt es nicht mehr. Der Generator ist perfekt gegen Umwelteinflüsse geschützt. Zudem wird die Erregerleistung für den Generator selbst eingespart, sie steht komplett als Energieertrag zur Verfügung – der elektrische Wirkungsgrad wird maximal. Bei der herkömmlichen Technik mit zwischen Rotor und Generator geschaltetem Getriebe treten zum Teil extreme Belastungen des Triebstranges auf. Schlimmstenfalls muss das Getriebe dabei nach fünf bis zehn Jahren erneuert werden?–?eine kostspielige Aktion. Die insgesamt robuste Technik verhilft den Anlagen von VENSYS, die auf eine Lebensdauer von zwanzig Jahren ausgelegt sind, zu einer wartungsarmen und zuverlässigen Windenergieanlage. Die Technik weist erstaunliche Parallelen zum EC-Motor auf, den ebm-papst entwickelt hat. Auch hier verzichtet ein bürstenloser, permanentmagneterregter Außenläufer auf Verschleißkomponenten und bietet gleichzeitig entscheidende Vorteile: einfache Steuer- und Regelbarkeit, Langlebigkeit, Kompaktheit – und einen Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent.

„Wer grün denkt, denkt wirtschaftlich“, weiß Tanja Maringer

Die getriebelose Technik in der Windenergieanlage forderte die Kreativität der Entwickler allerdings an anderer Stelle heraus: „Wir brauchen einen geeigneten Frequenzumrichter, um den erzeugten Strom auf gleichbleibende Spannung und Frequenz zu transferieren“, erklärt Maringer und ergänzt, dass der VENSYS-Frequenzumrichter von einer eigenen Tochterfirma in Diepholz gebaut wird. In diesem Frequenzumrichter arbeiten eine Menge Kondensatoren – und die werden heiß, genau wie der Transformator, der ebenfalls im Turmfuß untergebracht ist.

Selbstkühlende Kraft

An diesem Punkt fanden VENSYS und ebm-papst zueinander: „VENSYS kam auf uns zu, als es um die Entwicklung der Kühlung der Komponenten im Turmfuß ging“, erinnert sich Winfried Schaefer, Regionalleiter Vertrieb bei ebm-papst. Vor rund fünf Jahren hatte der damalige Leiter der Elektroabteilung Dr. Stephan Jöckel eine bahnbrechende Idee: vensys_td Warum nicht wie bei der Kühlung des Generators, die in großer Höhe vorhandene saubere und kühle Luft auch für die Kühlung von Umrichter und Transformator im Turmfuß nutzen? Dazu bedurfte es allerdings eines Impulses. Den liefert nun ein EC-Axialventilator in der Turmtür. Der EC-Ventilator im Turmfuß erzeugt einen leichten Unterdruck, der genügt, um den Luftstrom weiter durch den gesamten Turm nach unten in den Fuß zu ziehen – eine Art umgekehrter Kamineffekt. Der Luftmassenstrom wird über einen Verteiler auf dem Umrichterschrank zu den Klimatisierungskomponenten der Platinen im Inneren geführt – in denen weitere ebm-papst EC-Ventilatoren stecken. Hinter und unter dem Umrichterschrank durch wird die Luft weiter zum Trafo gezogen und schließlich warm aus dem Turmfuß geblasen: ein äußerst sparsames System selbstkühlender Kräfte. In der kommenden WKA-Generation werden die EC-Axialventilatoren zudem mit HyBlade®-Schaufeln ausgerüstet. Diese vereinen die Stabilität einer hochfesten Aluminiumlegierung mit der Leichtigkeit und uneingeschränkten Formbarkeit von glasfaserverstärktem Kunststoff.

Wer grün denkt, denkt wirtschaftlich

Dabei muss der, der an der Quelle sitzt, nicht unbedingt Energie sparen, könnte man meinen. Doch Tanja Maringer widerspricht: „Wer grün denkt, denkt wirtschaftlich.“ Denn das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sichert den Betreibern ein festes Einspeisungsentgeld von momentan 9,2 Cent pro Kilowattstunde zu. Bei einer Investitionssumme von rund zwei Millionen Euro pro Anlage rechnet sich der Einsatz energiesparender Komponenten durchaus. „Daher sind wir darauf bedacht, dass unsere Anlagen so wenig Strom wie möglich selbst benötigen“, schließt Maringer. Bislang trat man mit diesen Wettbewerbsvorteilen nicht direkt an potenzielle Betreiber heran, da das Unternehmen vor allem als Lizenzgeber auftrat. In den vergangenen fünf Jahren konnten Lizenznehmer in Tschechien, Spanien, Indien, Brasilien und vor allem in China gewonnen werden. Inzwischen stehen weltweit bereits 270 Anlagen, doch allein der chinesische Partner plant in diesem Jahr rund 1.000 weitere Anlagen. Seit Anfang dieses Jahres produziert VENSYS am neuen Firmensitz in Neunkirchen selbst. Die für 2009 geplanten 20 Anlagen werden zunächst nach Auftrag für den deutschen und europäischen Markt produziert.

Am neuen Standort Neunkirchen liegt die Zukunft schon verpackt: In der neuen Werkshalle startet gerade die erste eigene Produktion unter den Augen von Techniker Mike Becker (links), Winfried Schaefer von ebm-papst und Tanja Maringer

VENSYS Energy AG

  • 1990 Forschungsgruppe Windenergie
  • 2000 VENSYS Energiesysteme GmbH & Co. KG in Saarbrücken
  • 2007 VENSYS Energy AG
  • 2008 Umzug nach Neunkirchen

Als 1990 die Forschungsgruppe Windenergie an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Saarbrücken gegründet wird, ahnt niemand, dass daraus nur zehn Jahre später ein erfolgreiches Spin-off hervorgehen wird. Denn nachdem die Gruppe 1995 erfolgreich eine getriebelose Windturbine mit 600 Kilowatt Leistung für die Firma GenesYs entwickelt hat, beschließen fünf Mitglieder, dass man auch gleich Anlagen selbst entwickeln und bauen könnte. Im Jahr 2000 wird daher die VENSYS Energiesysteme GmbH & Co. KG in Saarbrücken gegründet. Mit dem Prototyp VENSYS 62 mit 1,2 Megawatt Leistung gewinnt das junge Unternehmen den ersten Lizenznehmer: die Firma Goldwind in China, die heute mit 70 Prozent größter Anteilseigner ist. In den folgenden drei Jahren kommen ein weiterer Anlagentyp mit 1,5 Megawatt sowie vier weitere Lizenznehmer hinzu. 2007 firmiert das Unternehmen zur VENSYS Energy AG um. 2008 startet die Tochterfirma VENSYS Elektrotechnik GmbH in Diepholz mit der Produktion der selbstentwickelten Frequenzumrichter. Im August 2008 ziehen die 40 Mitarbeiter von Saarbrücken nach Neunkirchen um und starten in der neuen eigenen Produktion mit zehn Mitarbeitern. Im Laufe des Jahres 2010 will man diese Zahl verdoppeln, und dann 20 Anlagen gebaut haben.

www.vensys.de

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