Antriebsstrang

Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik

Forschungsthemen

  • Simulation verschiedener Netzzustände
  • Direkt- oder Hybrid-Drive-Topologien
  • Modularisierung und Standardisierung
  • Dynamische Belastung von Antriebstrang und Gondel

Simulation verschiedener Netzzustände

Der Gondelprüfstand mit einer geplanten Antriebsleistung von ca. 10 MW wird mit zusätzlichen Einrichtungen für die Simulation verschiedener Netzzustände zur Nachbildung von „Fault Ride Through“(FRT)-Szenarien und Kompatibilitätsprüfungen mit den unterschiedlichen „Grid Codes“ ausgestattet. Seine konsequente Auslegung für Hardware-in-the-Loop Betrieb soll zum einen die realitätsnahe Simulation von Schnittlasten an der Rotorwelle und zum anderen die Nachbildung der Verhältnisse am Netzeinspeisepunkt ermöglichen. Die Sollwertvorgaben für die Prüfstandsregelung werden mit Hilfe von Anlagen- und Windsimulationsmodellen in Echtzeit berechnet.

Direkt- oder Hybrid-Drive-Topologien

Die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten der Abteilung Antriebsstrang fokussieren auf „Direct-“ oder „Hybrid-Drive“ Topologien, d.h. kompakte Triebstrangkonzepte mit langsam laufenden Direktantrieben oder integrierten, niedrig übersetzenden Getriebelösungen und mittelschnell laufenden Generatoren. Spezielle Schwerpunkte bilden die Optimierung von bestehenden sowie die Entwicklung neuartiger  Generatorkonzepte, die mechanische Integration, optimierte Magnetkreise sowie der Einsatz neuer Werkstoffe für den Elektromaschinenbau. Auf das Generatordesign abgestimmte Ansteuerverfahren für den Mittelspannungsbereich, detaillierte Verlustbetrachtungen und Analysen des Thermalhaushaltes vervollständigen diesen Bereich.

Es sollen ferner neue regelungstechnische Ansätze für die aktive Schwingungsdämpfung in „Direct-„ und „Hybrid-Drive“-Antriebssträngen entwickelt werden, die sich veränderlichen äußeren Einflüssen, variablen Systemeigenschaften und Zielfunktionen anpassen können. Nach Inbetriebnahme bietet das DyNaLab zukünftig die Möglichkeiten, neue und bereits bekannte regelungstechnische Konzepte zur Lastkollektivreduktion realitätsnah im Labor, zusammen mit den Herstellern und direkt an den Anlagen zu erproben und zu optimieren.

Modularisierung und Standardisierung

Um sich auf einem zunehmend internationaleren Herstellermarkt zu behaupten und die ambitionierten politischen Ziele für den weiteren Ausbau der Windenergienutzung zu erreichen, sind neben technischen Eigenschaften die Investitionskosten von entscheidender Bedeutung. Als einen möglichen Schlüssel zum Erfolg wird nach dem Vorbild anderer Industriezweige die Modularisierung und Standardisierung speziell für getriebelose Anlagen im Leistungsbereich 2-3 MW als Entwicklungstrend gesehen. Ziel zukünftiger Arbeiten ist hier die Erarbeitung und Validierung von Schnittstellendefinitionen für Triebstrangkomponenten und Anlagensubsystemen zusammen mit Industrie- und Forschungspartnern.