Bonfiglioli konstruiert und liefert den Azimutantrieb in vier Abtriebsversionen
Für Konstrukteure ist das Antriebsritzel bei Windenergieanlagen Objekt individueller Optimierungen. Weniger oder mehr Zähne ist daher oft die Frage. Das führt zu mehr Variantenvielfalt. Und gerade das bringt Nachteile. Ein italienischer Hersteller von Antrieben treibt daher die Standardisierung voran.
Bonfiglioli konstruiert und liefert den Azimutantrieb in vier Abtriebsversionen
Azimut- und Pitchantriebe für Windenergieanlagen bedarfsgerecht einsetzen

Standardisierung erwünscht

Der klassische Azimutantrieb ist ein leistungsdichter Planetengetriebemotor mit kräftigem Abtriebsritzel
Der klassische Azimutantrieb ist ein leistungsdichter Planetengetriebemotor mit kräftigem Abtriebsritzel
Je kleiner, desto höher die Varianz. Bei 50 000 Nm hält Bonfiglioli über 30 Varianten im Einsatz Exklusiv bei KEM Der Autor Chris Liebermann ist PR-Redakteur bei bei der Agentur Werbekoch, Ubstadt-Weiher
Je kleiner, desto höher die Varianz. Bei 50 000 Nm hält Bonfiglioli über 30 Varianten im Einsatz Exklusiv bei KEM Der Autor Chris Liebermann ist PR-Redakteur bei bei der Agentur Werbekoch, Ubstadt-Weiher

Für Konstrukteure ist das Antriebsritzel bei Windenergieanlagen Objekt individueller Optimierungen. Weniger oder mehr Zähne ist daher oft die Frage. Das führt zu mehr Variantenvielfalt. Und gerade das bringt Nachteile. Ein italienischer Hersteller von Antrieben treibt daher die Standardisierung voran.

Bonfiglioli hatte 2009 einen Marktanteil von 30 % für Pitchantriebe und Azimutantriebe für Windkraftanlagen. Der erste deutsche Offshore-Windpark in der AWZ (Ausschließlichen Wirtschaftszone) „alpha ventus", der im April 2010 ans Netz ging, ist mit Pitch- und Azimutgetrieben von Bonfiglioli Trasmital ausgestattet.

Die Azimutantriebe für Windenergieanlagen der Serie 700T werden um zwei weitere Baugrößen erweitert. Dennoch verkündet das nur die halbe Wahrheit, denn bei den Italienern ist Quantität nicht alles. Mit der Baugröße allein ist es nicht getan. Der kleinere Antrieb Typ 714T mit 60 000 Nm Nennmoment und 150 000 Nm maximales statisches Moment kommt in Windenergieanlagen mit einer Leistung bis etwa 3 MW zum Einsatz. Da diese Windanlage diejenige ist, die derzeit am meisten aufgebaut wird, gibt es zahlreiche Anbieter und somit den größten Wettbewerb in diesem Bereich. Jeder Anlagenbauer ist daher bestrebt, wirtschaftlich und technisch ein Optimum an Effizienz zu erreichen.

Betrachtung der Zähneanzahl

Bei Azimut- und Pitchantrieben müssen Gehäuse, Flansche und Ritzel angepasst werden. Je nach Konstruktion der Windenergieanlage werden kleinere oder größere Abstände des Ritzels vom Getriebegehäuse gefordert. Der Flansch muss in einem Fall mehrere Führungsdurchmesser aufweisen. Eine andere Konstruktion verlangt mehr Stabilität und damit eine beidseitige Unterstützung des Ritzels. Aus Sicht der Konstrukteure der Windenergieanlagen ist das Ritzel Objekt individueller konstruktiver Optimierungen. Weniger oder mehr Zähne ist daher oft die Frage. Selbst vor der Zahngeometrie machen die Änderungswünsche also nicht Halt.

Das Ergebnis: Die Variantenzahl erhöht sich bei gleichem Typ gängiger Baugrößen auf über 20, beim Antrieb 709T mit 52 000 Nm maximalem statischen Drehmoment auf über 30 Varianten.

Die Nachteile der Variantenvielfalt:

· Die Lieferflexibilität ist aufgrund der vielen verschiedenen Teile eingeschränkt

· Die Lieferzeiten bei der Massenproduktion wie auch bei Prototypen sind länger

· Der Produktionsprozess kann nicht optimal gestaltet werden, denn Rohmaterial, Werkzeuge und Vorrichtungen müssen für diverse Varianten separat bereitgestellt werden

· Die Zuverlässigkeit des Antriebs kann durch die Varianz vom ursprünglichen Optimum leiden

· Die Kostensituation ist für den einzelnen Antrieb schlechter.

Drei Antriebsversionen und eine Ritzelversion pro Baugröße

Das führte bei Bonfiglioli zu Überlegungen: Ein Baukasten von Azimut- und Pitchantrieben mit verringerter Variantenzahl war die Idee. Dennoch sollten zugleich Leistung und Zuverlässigkeit optimiert werden. Der Vorschlag: drei Abtriebsversionen pro Baugröße und eine Ritzelversion mit kleinerer Ritzelzahnzahl. Das maximale Getriebeabtriebsdrehmoment wird dadurch reduziert. Eine Standardisierung auf das vorgeschlagene Abtriebsritzel bewirkt:

· Der Getriebe-Sicherheitsfaktor kann in Bezug auf das maximal abgegebene Drehmoment erhöht und je nach Situation die Getriebegröße sogar reduziert werden

· Durch die Mengeneffekte in der Produktion werden durch einen erhöhten Automatisierungsgrad Qualitätsverbesserungen erreicht. Das spart außerdem Kosten.

· In der Montage verringern sich die potenziellen Fehlerquellen

· Und beim Zusammenbau der Antriebe reduziert eine Standardisierung die Kosten.

Individualität bis in die Azimut- und Pitchantriebe

Dennoch sind Windenergieanlagenbauer eigen: „Jeder hat seine Vorstellungen. Die Individualität der Anlagen reicht bis in die Azimut- und Pitchantriebe", fasst Jürgen Weber, Leiter des Geschäftsbereichs Mobile & Wind der Bonfiglioli Deutschland GmbH zusammen. „Dabei würden sich auch im Servicefall bei standardisierten Antrieben Erleichterungen ergeben." Noch sei man auf der Suche nach dem individuellen Optimum, so der Ingenieur mit langjähriger Erfahrung in der Windenergiebranche weiter.

Dabei riskiert Weber durchaus auch die Schattenseiten einer Standardisierung für sein eigenes Unternehmen. Bonfiglioli ist bekannt für seine Flexibilität, mit denen Kundenwünsche umgesetzt werden. Und dies ist ein Wettbewerbsvorteil seines Hauses. Logischerweise wäre eine Standardisierung somit ein Nachteil. Doch Weber entgegnet dem: „Um bei hohem Kostendruck hohe Qualität über alle Größen produzieren zu können, müssen neue Wege gefunden werden." Eine Standardisierung sei eine denkbare Alternative. Die Differenzierung von Windenergieanlagen könne auf anderem Gebiet erfolgen.

Kleine Varianz in großen Baugrößen

In großen Baugrößen geht der Trend zu kleiner Varianz. Der Typ 718T wird, wie sein kleinerer Bruder, vorerst mit einer Variante auskommen. Der Antrieb leistet mit 120 000 beziehungsweise 300 000 Nm Nennmoment sein maximales statisches Drehmoment. Damit ist er prädestiniert für den Einsatz in Anlagen mit einer Leistung von 6 MW. 2,1 t bringt er auf die Waage, acht Antriebe pro Anlage sind vorgesehen. Er verfügt über eine hohe Leistungsdichte und ist wartungsarm. Kombiniert mit den Elektromotoren des Produktbaukastens von Bonfiglioli reduziert er die Kosten der Anlagenbauer.

Alle Azimut- und Pitchantriebe des italienischen Herstellers erfüllen die Normen ISO 6336, ISO 281 und IEC61400 und werden nach den Vorgaben und Belastungszyklen der Branche getestet. Mit Abtriebsstufen, die in allen Dimensionen und Teilen verstärkt wurden, konnte die Leistungsdichte der Planetengetriebemotoren weiter erhöht werden. Anlagenspezifische Modifikationen sind dennoch möglich. Der Drang nach Standardisierung ist demnach noch nicht stark genug.

Hannover Messe:

Halle 27, Stand F 40

Online-Info www.kem.de/0311 491

24.03.2011


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