Rotorblattlager erfolgreich getestet: Prüfstand beweist sich im Regelbetrieb

© Fraunhofer IWES/Ulrich Perrey
Im hochinnovativen Großlagerprüfstand BEAT6.1 werden beim Fraunhofer IWES Rotorblattlager mit 3 - 6,5 m Durchmesser für Offshore-Windenergieanlagen getestet.

Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES absolvierte auf dem Lagerprüfstand in Hamburg eine erfolgreiche Testreihe zur beschleunigten Prüfung von Rotorblattlagern. Im Rahmen von Forschungs- und Industrieprojekten wurden Lager in dynamischen Dauertests getestet, um deren Zuverlässigkeit zu steigern und Erkenntnisse über Verschleißursachen zu erlangen. Die Tests der ersten Lager waren erfolgreich: die vom Fraunhofer IWES entwickelte Testmethode sowie der Prüfstand haben sich damit bewährt. Das Institut kann in einem beschleunigten Testverfahren wertvolle Erkenntnisse über Schadensmechanismen aufzeigen, die künftige Entwicklungskosten mindern und Ertragsausfälle reduzieren können.

Die beschleunigte Prüfung von Rotorblattlagern im Rahmen von Forschungs- und Industrieprojekten am Fraunhofer IWES verlief erfolgreich. Bei dieser Prüfung wird die Lasteinleitung mittels sechs Hydraulikzylindern des Prüfstands BEAT6.1 (Bearing Endurance and Acceptance Test) mit bis zu 50 Meganewtonmeter (MNm) statische Last auf ein Lager übertragen. Der Prüfstand bildet zudem auch die Bewegungen einer Windenergieanlage (WEA) im Betrieb nach - mit den einhergehenden Lastwechseln. Diese beschleunigte Prüfung kann so die Lasten aus 20 Betriebsjahren in nur vier bis sechs Monaten nachbilden. Seit der Inbetriebnahme im Mai 2019 hat das Fraunhofer IWES unterschiedliche Lagertypen für eine 7,5 MW Windenergieanlage getestet.

Im Forschungsprojekt HAPT (Highly Accelerated Pitch Bearing Test) konzentrierte sich das Institut bei den Dauertest der Rotorblattlager vor allem auf den Einsatz von IPC (Individual Pitch Control). IPC ist eine Maßnahme zur Lastenreduktion für WEA, die die Lasten an den einzelnen Rotorblättern aneinander angleicht und so die Lasten reduziert, die auf die Struktur der WEA wirken. Die Testergebnisse der ersten Lager haben gezeigt: das Verschleißverhalten kann am Prüfstand erfolgreich nachgebildet werden.

»Während der Tests konnten wir nachweisen, dass die Lasteinleitung mit einer dynamischen Genauigkeit von 0,1 Prozent arbeitet. Auch unser Dauerlaufkonzept konnten wir erfolgreich abprüfen. Zudem haben wir wertvolle Erkenntnisse über die Entwicklung von Verschleiß in Blattlagern gewonnen, die einen Verschleiß vermeiden können «, sagt Dr. Matthias Stammler, Senior Engineer am Fraunhofer IWES.

Die Prüfung der Rotorblattlager der ersten Industrieprojekte haben lagerspezifische Problemstellungen aufgezeigt, die unseren Kunden wertvolle Erkenntnisse über Schadensmechanismen liefern. Damit können künftige Entwicklungskosten gemindert und Ertragsausfälle reduziert werden.

Das Fraunhofer IWES Prüfkonzept wird laufend optimiert und erweitert. So testet das Institut in einem nächsten Schritt eine neuartige Lagerart: sogenannte T-Solid-Lager. „T-Solid-Lager weisen eine höhere Ermüdungslebensdauer gegenüber Vierpunktlagern auf. Wir freuen uns darauf, diese Bauart nun im Vergleich mit Vierpunktlagern einem Verschleißdauerlauf zu unterziehen und so die Betriebseignung zu überprüfen“, erklärt Hubertus Frank, Bereichsleiter Technik, IMO Unternehmensgruppe.

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Das Fraunhofer IWES sichert Investitionen in technologische Weiterentwicklungen durch Validierung ab, verkürzt Innovationszyklen, beschleunigt Zertifizierungsvorgänge und erhöht die Planungsgenauigkeit durch innovative Messmethoden im Bereich der Windenergie und Wasserstofftechnologie. Derzeit sind rund 250 Wissenschaftler/-innen und Angestellte sowie mehr als 100 Studierende an fünf Standorten beschäftigt: Bremerhaven, Hannover, Bremen, Hamburg und Oldenburg.