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Enercon Technologie Entwicklung: „Das beste Blatt für windhöffige Standorte“

Mai

08

2015

Schon 2012 hat Enercon begonnen, die Rotorblätter der jetzt auf der Hannover-Messe vorgestellten neuen 4-Megawatt-Plattform zu entwickeln. „Ziel war es, die Lasten zu reduzieren, den Ertrag mindestens beizubehalten und die Schallemissionen zu senken“, erklärt Michael Strobel, Direktor Technologie und Innovation bei der Enercon Gesellschaft WRD GmbH in Aurich. Das neue Blatt habe immer noch einen hohen aerodynamischen Wirkungsgrad über 50 Prozent, sei dabei aber leiser und habe ein weniger tiefes Blattprofil als die bisherigen Blätter.

„Wir sind davon überzeugt, dass die E-126 EP4 das beste Blatt für windhöffige Standorte hat.“

Bei der Auslegung kommt erstmals ein Blatt zum Einsatz, das eine Zertifizierung für 30 Jahre mitbringt. Standard in der Branche sind 20 Jahre und auch Enercon bietet bisher erst einige wenige Blätter mit 25 Jahres-Zertifizierung an. Laut Enercon ist die 30 Jahres Zertifizierung damit ein absolutes Novum im Markt. „Dazu müssen wir sicher stellen, dass das Blatt auch nach 30 Jahren noch den garantierten Ertrag bringt, und das haben wir getan“, so Strobel.

 Zu den Weiterentwicklungen gehörten schlankere Rotorblattprofile, die weniger Lasten durch Böen aufnehmen müssen und damit die Materialbelastung für Blatt und Anlage senken. Auch der Erosionsschutz musste erhöht werden. „Wir haben spezielle Härter für die Vorderkante im Aussenblattbereich entwickelt“, so Strobel.

„Die Expertise liegt bei uns im Haus, auch das Mischen des Harzes findet bei Enercon intern statt.“

 

Dass die Blätter schmaler sind, erkennt man leicht beim Vergleich mit den Blättern der bisher angebotenen E-126 Baureihe. Diese ist schon seit 2009 als 6 und 7,5 MW Anlage auf dem Markt. Bei dem neuen Modell mit der Bezeichnung E-126 EP 4 – einer kompletten Neuentwicklung - liegt der Rotordurchmesser bei 127 Metern. Die Anlage ist nach IEC IIA zertifiziert und damit in Deutschland vor allem für gute und sehr gute Standorte optimiert. Die Nennleistung beträgt bei der E-126 EP4 4,2 MW.

 

Die schmaleren Blätter helfen, die Lasten aus Böen zu senken und damit den gesamten Maschinenbau zu schonen. Auch die Massen, die in den Fundamenten verbaut werden müssen, könnten dadurch gesenkt werden, heißt es.

Die Entwicklung dauerte drei Jahre

 Die Entwicklung startete vor drei Jahren laut Strobel mit dem Entwurf von ersten Profilen und der numerischen Simulation einzelner Blattabschnitte. Diese Entwürfe wurden dann „ausgiebig“ im Windkanal getestet und weiter entwickelt. Das prinzipielle Vorgehen  ist auch an einigen wenigen Forschungsinstituten bekannt. Das besondere Knowhow von Enercon bestünde vor allem auch in der Erfahrung, wie sich die Degradation – der Abrieb – eines Blattes über die Zeit entwickle, wie sich etwa Starkregenereignisse auswirkten und wie ein Blatt ausgelegt sein müsse, um aerodynamisch auch noch mit einer hohen Verschmutzung zurecht zu kommen, und dabei optimale Erträge bei minimalen Lasten sicherstellt

Einen besonders hohen Stellenwert in der Auslegung hatten auch die Schalleigenschaften. „Wir liegen beim Schall mit garantierten 105 dBA im Vergleich zu den Mitbewerbern ziemlich weit vorne“, erklärt Strobel. Erreicht wurde das unter anderem durch neue, gezackte Elemente an der Blatthinterkante. Das Prinzip kennt man in der Natur bei Eulen, deren Flug praktisch lautlos ist. Praktisch realisiert wird der Euleneffekt mit so genannten Hinterkantenkämmen. Das sind einzelne Bauteile, die in der Produktion erst beim Verkleben der äußeren Flügelschalen integriert werden.

Ein großes Thema für Enercon bleibt bei den heutigen Anlagengrößen die Logistik. Das 60 Meter lange Blatt ist teilbar, das längere Außenblatt hat nur noch Abmessungen bis 43 Meter. Auch die tiefen Hinterkantensegmente im Blattanschlussbereich seien auf maximale Transportbreiten ausgelegt. „Wir haben in Deutschland gerade auf Bergen und im Wald sehr spezielle Anforderungen an die Logistik“, sagt Strobel. 

Auch in der Produktion des Blattes gebe es Neuheiten. Der äußere Teil des Blattes sei „klassisch“ aufgebaut mit zwei Halbschalen, deren Glasfaserkörper in Formschalen aufgebaut wird.

„Den inneren Teil des Blattes fertigen wir aber mehr so, wie Boeing den Dreamliner baut“, erklärt Strobel.

Hier würde ein Kern in einem kontinuierlichen Wickelprozess aus getränkten Glasfasermatten hergestellt. Der Prozess sei zu „100 Prozent automatisiert“, wobei eine Maschine einen über 20 Meter langen Zylinder drehe und ein Roboter vorgetränkte Glasfasermatten in der richtigen Richtung und am richtigen Ort ablege. „Damit erreichen wir extrem hohe Fertigungsqualität“, sagt der Entwicklungsleiter.

Als Grund für die Auslegung des Blattes auf 30 Jahre nennt Strobel die besonderen Vorlieben von Enercon-Kunden: „Wer bei uns kauft weiß, dass unsere Anlagen 20 Jahre Lebensdauer ohnehin überschreiten. Durch die Zertifizierung wissen die Kunden jetzt aber auch, dass sie ohne Nachzertifizierung 30 Jahre Betriebsdauer erreichen können.“ Strobel ist sich sicher, dass eine heutige 4,2 MW Anlage dabei nicht so schnell von der Größenentwicklung auf das Altenteil der Windgeschichte geschoben wird: „Es wird nicht mehr solche Entwicklungssprünge bei den Größen geben wie in den vergangen 15 Jahren. Das ist komplett auszuschließen, die Abflachung des Leistungszuwachses hat schon eingesetzt.“ Darum mache es auch erst jetzt Sinn, die Zertifizierung von Blättern auf 30 Jahre auszudehnen.

Weitere Highlights des Blattes: Der Blitzschutz wurde mit Blick auf die Märkte außerhalb Europas noch weiter verbessert, zusammen mit dem TÜV hat Enercon dazu die neue Blitzschutzklasse LPL 1+ definiert. Dabei würden viele Anforderungen gegenüber den bisherigen (von LPL 4 bis 1) noch mal verdoppelt.

Enercon rechnet für die neue Anlage mit Stromgestehungskosten zwischen 4 bis 4,5 Cent je kWh an guten Standorten.

Redaktion WID

 

 

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