SC4WT: Skaliertes Testen für die Entwicklung und Qualifizierung von Antriebssträngen von Windenergieanlagen

Auf einen Blick

• Die wachsende Anlagengröße stellt die bestehende Prüfinfrastruktur für Triebstränge von Windenergieanlagen vor Herausforderungen. Skalierte Tests sind eine vielversprechende Alternative zu Kosten- und Aufwandsreduktion.
• Noch aber fehlt für Antriebsstränge eine allgemeine Leitlinie, die das Design von Prüflingen und die Durchführung von skalierten Tests beschreibt. Diese Lücke wollen die Partner des Forschungsprojekts SC4WT schließen.
• In einem Teilprojekt wird das Fraunhofer IWES eine iterative Skalierungsmethode für einen spezifischen Testzweck entwickeln und demonstrieren. 

Herausforderung

Mit der wachsenden Größe von Windenergieanlagen (WEA) steigen auch die Anforderungen an die Prüfstände für System- und Komponententests. Viele von ihnen sind bereits jetzt zu klein oder werden es bald sein, um die erforderlichen Betriebslasten bereitzustellen. Der Trend, größere Prüfstände mit erhöhten Lasteinleitungsmöglichkeiten einzurichten, um den Anforderungen gerecht zu werden, ist jedoch keine nachhaltige Lösung. Zudem stellen die hohen Prüfkosten zunehmend eine Herausforderung gerade für kleinere WEA-Hersteller und -zulieferer dar.

Als Alternative kommen skalierte Tests in Frage, die in der Aerodynamik oder der Luft- und Raumfahrt bereits seit Jahrzehnten etabliert sind. Im Bereich von WEA-Antriebssträngen fehlt bislang jedoch ein einheitliches, akzeptiertes und verbreitetes Vorgehen. 

Lösung

Hier setzt das Projekt SC4WT an. Ziel der Projektpartner ist es, eine allgemeine Leitlinie für das Design von skalierten Prüflingen und die Durchführung skalierter Tests von WEA-Systemen und -komponenten zu entwickeln und deren Anwendung simulativ zu verifizieren. Eine schrittweise Anleitung wird es ermöglichen, die mit Hilfe von Beispieltests verifizierte Methode in der Praxis anzuwenden. Geplant ist, die entwickelte Methodik in einem Folgeprojekt durch reale Versuche an Prüfständen zu validieren.

Das Fraunhofer IWES entwickelt in einem Teilprojekt eine iterative Skalierungsmethode für einen spezifischen Testzweck. Dazu werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kritische Fehlermoden und dazugehörige Prüfszenarien identifizieren, um den Testzweck festzulegen. Gemeinsam mit Industriepartnern wird ein Referenzantriebstrang als Grundlage definiert und für die Entwicklung der Skalierungsmethode genutzt. Zudem soll die Übertragbarkeit der Methode auch auf andere Testzwecke demonstriert und analysiert werden.

Mehrwert  

Skalierte Testmethoden erlauben es, Prüfstände nicht fortlaufend an die wachsende Größe der WEA-Antriebsstränge anpassen zu müssen. Dadurch bleibt die Testinfrastruktur flexibler, kostengünstiger, und auch für weniger finanzstarke WEA-Hersteller nutzbar. Zudem können Tests schneller durchgeführt werden. SC4WT trägt so zur nachhaltigen Nutzung bereits bestehender Testinfrastruktur ebenso bei wie zur Kostenersparnis bei der Entwicklung und Prüfung von Antriebssträngen.