Windkraftanlagen: Reparatur des Drehkranzes an der Windrichtungsnachführung verlängert Lebensdauer

• Patentiertes System ermöglicht wirtschaftliche Drehkranz-Reparaturen
• Die Methode des dänischen Unternehmens CNC Onsite verlängert die Lebensdauer von Windkraftanlagen
• Reparatur statt Ersatz bedeutet eine erhebliche CO2-Reduzierung
• Das neue Werkzeug ist kompakt, demontierbar und transportfähig, um Reparaturen vor Ort im Maschinenhaus zu ermöglichen

Der Drehkranz, der auch als Gierzahnkranz oder Gierring bezeichnet wird, ist ein entscheidendes Bauteil für die Ausrichtung von Rotorblättern und Gondel zur Windrichtung, um die maximale Stromerzeugung einer Windkraftanlage sicherzustellen. Zwischen Gondel und Turm implementiert lässt sich nur schwer ersetzen. Der Austausch ist sehr teuer, so dass den Betreibern älterer Windkraftanlagen bei gebrochenen oder abgenutzten Zähnen oft nichts anderes übrig bleibt, als die Anlage zurückzubauen. „Das hat uns dazu inspiriert, eine Reparaturmethode als Alternative zu entwickeln“, sagt Søren Kellenberger, Vertriebsleiter von CNC Onsite.

Der dänische Experte für Werkzeugmaschinen CNC Onsite hat ein neues System zur Reparatur des Drehkranzes an Ort und Stelle entwickelt und patentiert. Dass der Gierring nicht mehr ausgetauscht werden muss, erspart die teure, zeitaufwändige und möglicherweise weitere Schäden anrichtende Demontage von Rotorblättern und Gondel.
„Wir können nun einen Reparaturservice sowohl an Land als auch für Offshore-Windkraftanlagen anbieten, und zwar zu einem Bruchteil der Kosten, die für den Austausch des gesamten Gierrings anfallen würden. Dadurch wird es möglich, ansonsten einwandfreie Windkraftanlagen* länger in Betrieb zu halten“, fügt er hinzu.

 
Patentiertes transportables Präzisionswerkzeug

Das System von CNC Onsite verwendet ein tragbares Präzisionswerkzeug, um abgebrochene oder abgenutzte Gierringzähne zu reparieren. Ein Fachingenieur bedient das Werkzeug und wendet damit das patentierte Verfahren an, das mit extrem engen Toleranzen arbeitet, um Zähne zu entfernen und bearbeitet wieder einzusetzen. Das Patent für das System umfasst das Fräsverfahren, mit dem die beschädigten Zähne entfernt und das Bett für das neue Teil erstellt werden, sowie die besondere Einsetzmethode für den neuen Zahn.

„Das Verfahren, das wir bei der Herstellung neuer Gierringzähne für eine Windkraftanlage anwenden, ist im Prinzip vergleichbar mit einer neuen Zahnkrone, die zunächst exakt kopiert und dann vom Zahnarzt mit Präzisionswerkzeugen eingesetzt wird“, so Kellenberger. „Das Ziel unserer Methode ist dasselbe, und das Ergebnis soll lange halten.“
Das Werkzeug wurde so konzipiert, dass es in Einzelteile zerlegt und dank seines geringen Gewichts mit dem Turmaufzug zum Arbeitsbereich transportiert werden kann. Nach dem Zusammenbau in der Gondel kann das kompakte Werkzeug im begrenzten Arbeitsraum um den Gierring eingesetzt werden.

 
Wetterunabhängig

Die Reparaturen werden im Inneren der Windkraftanlagedurchgeführt, so dass sie unabhängig von den Wetterverhältnissen erfolgen können. „Solange Anfahrt und Zugang zur Windkraftanlage sicher sind, können wir die Reparaturen durchführen“, erklärt Kellenberger. „Die Reparatur ist nicht wetterabhängig, was bedeutet, dass es viel weniger Tage gibt, an denen wir nicht arbeiten können. Das ist auch gut für den Zeitplan und die Kostenkalkulation“, fügt er hinzu.

 
Die Größenordnung des Problems

Der auf der Windkraftanlage montierte gezahnte Gierring ist ein Zahnrad, das in die an der Gondel montierten Motoren eingreift, um die Rotorblätter mit dem Wind auszurichten. CNC Onsite schätzt, dass bei etwa fünf bis zehn Prozent der Windkraftanlagen während ihrer Lebensdauer Schäden an den Zähnen des Gierrings auftreten. Typische Ursachen sind unvorhersehbare Windereignisse oder ungleichmäßige Belastungen, die im Laufe der Zeit auftreten.

Für den Austausch des Gierrings muss die gesamte Gondel mit Hilfe eines Krans und spezieller Arbeitskräfte ausgebaut werden: Das Verfahren ist bei Anlagen an Land teuer und bei Offshore-Anlagen möglicherweise unwirtschaftlich. Während der Lebensdauer einer Windenergieanlage kann die Wartung bis zu einem Viertel aller anfallenden Kosten ausmachen. Die Möglichkeit, sich für eine kosteneffiziente Reparatur des Gierrings zu entscheiden, gegen den teuren Austausch, wird zu einem wichtigen Trend werden.

 
CO2-Einsparung

Mit dem von CNC Onsite entwickelten System können Gierring-Reparaturen in der Regel innerhalb weniger Tage durchgeführt werden. Das reduziert nicht nur die Ausfallzeiten, sondern führt auch zu erheblichen CO2-Einsparungen.

„Wir ersparen uns die Herstellung eines neuen Gierrings und vor allem den enormen logistischen Aufwand, der nötig ist, um einen Gierring zum Einsatzort zu transportieren, Kräne aufzustellen – was besonders auf See schwierig ist –, und den Gierring vor Ort auszutauschen“, so Kellenberger.
„Eine solche Operation erfordert einen hohen Einsatz an Personal und Ausrüstung sowie die mit dem Transport verbundenen CO2-Emissionen. Mit unserer Reparaturmethode ist dies nicht mehr erforderlich“, fügt er hinzu.

„Die Tatsache, dass bei jeder Demontage der Gondel sowohl Gondel als auch Rotorblätter beschädigt werden können, ist ein weiterer nicht zu vernachlässigender Faktor“, so Kellenberger weiter.
Der von CNC Onsite angebotene Reparaturservice für Gierringe wurde seit seiner Markteinführung im Jahr 2019 bereits bei einer Reihe von Windturbinen sowohl an Land als auch im Offshore-Bereich eingesetzt. Dauertests über viele Monate hatten zuvor schon bewiesen, dass die ausgetauschten Zähne langfristig robust sind.

 
*) WindEurope schätzt, dass Turbinen, die 20 Jahre alt oder älter sind, für die Erzeugung von 14 GW erneuerbarer Elektrizität in Europa verantwortlich sind, und innerhalb der nächsten vier Jahre wird diese Zahl auf 52 GW ansteigen.

 
Über CNC Onsite
CNC Onsite mit Hauptsitz im dänischen Vejle entwickelt und liefert hochpräzise mobile Werkzeugmaschinen für Windkraftanlagen. Die von CNC Onsite gebauten Maschinen sind so konzipiert, dass sie mit Hilfe des firmeneigenen „Baustein“-Ansatzes flexibel sind, was bedeutet, dass die Maschinen für eine Reihe von Aufgaben gebaut werden können. CNC Onsite bedient den Onshore- und Offshore-Windenergiesektor und liefert als Standardlösungen für den Windsektor u. a. für die Bearbeitung von Stahlflanschen mit großem Durchmesser (einschließlich Kipp- und Blattwurzelenden). Spezialisierte Reparaturdienste umfassen Gierring, Einsätze in Blattwurzel, Rotorschloss, Generatorwelle, Lagergehäuse und Gewindebohrungen. Das Entfernen und Ersetzen verschlissener und gebrochener Bolzen rundet das Angebot ab.
www.cnconsite.dk
CNC Onsite / Moller International
Fotos: CNC Onsite (3), Thomas Reaubourg / unsplash (1), Gonz DLL / unsplash (1)

 

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