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Forscher entwickeln magnetisch gelagerten Ringgenerator

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Magnetringgenerator Nahaufnahme (Quelle: Prof. Dr.–Ing. Siegfried Heier / Universität Kassel)

Windkraft News / Kassel. Was nicht alles herauskommen kann, wenn der gute alte Transrapid sozusagen Pate steht: Forscher Uni Kassel und des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik entwickeln derzeit einen magnetisch gelagerten Ringgenerator, der robuster, wartungsfreundlicher und effizienter als die momentan verwendeten Generatoren sein soll. Der Generator – er wandelt mechanische Energie des sich drehenden Rotors in elektrischen Strom – gilt als Herzstück der Windkraftanlage. Problematisch ist deren Gewicht: Ein Großer Generator von Enercon etwa bringt satte 250 Tonnen auf die Waage.

Die Forscher aus Kassel entwickelten deshalb eine neuartige Architektur für Windkraftgeneratoren. Der Generator wird nicht mehr in der Gondel der Windkraftanlage platziert, sondern in einem Ring mit 20 bis 24 Meter Durchmesser, der durch Streben mit der Gondel verbunden wird. Mit dem Gewicht des elektromagnetisch aktiven Teils des Generators wollen man bei einer Zehn-Megawatt-Anlage unter 20 Tonnen bleiben, so die Forscher. Die Wissenschaftler wollen die im Generator auftretenden Kräfte mit Magnetfeldern bändigen.

Prinzip des Magnetringgenerators

Das Prinzip des Ringgenerators ist zum Teil an die Antriebstechnik des Transrapid angelehnt. Diese Schwebebahn verfügt an ihrer Unterseite über Permanentmagnete. Sie bewegt sich mittels eines magnetischen Kraftfelds und elektrischem Strom kontaktlos über einen Fahrweg. Der in den Fahrweg integrierte Elektromotor wandelt Strom in mechanische Energie, also Vortrieb.

Die Forscher haben dieses Prinzip für ihren Generator umgekehrt. Ein Generator funktioniert im Prinzip genauso wie ein Elektromotor, nur dass er kinetische Energie in Strom umwandelt. Der Kasseler Generator wird ebenfalls mit Permanentmagneten arbeiten. Er benötigt also im Gegensatz zu den üblicherweise in den Gondeln der Windkraftanlagen eingesetzten Elektromagneten keinen Strom, um arbeiten zu können. Elektrisch angeregte Magneten brauchen außerdem viel mehr Platz, denn sie verfügen über deutlich mehr Masse als Permanentmagnete.

Der Generator wird aus ringförmig angeordneten Segmenten bestehen, die sowohl die Magnete als auch die Wicklungen, den so genannten Stator, enthalten, die den Strom transportieren. Die Segmente können später im Rahmen der Wartung einzeln ausgetauscht werden. So muss bei einem Fehler nicht der ganze Generator ausgebaut und überholt werden. Ohnehin seien die Permanentmagnete gegenüber Elektromagneten viel unempfindlicher gegenüber Umwelteinflüssen, sagt Professor Heier, der schon die erste große deutsche Windkraftanlage Growian mit entwickelt hat.

Um die Erfolg versprechende Forschung zu vertiefen, wird die Laufzeit des 2009 gestarteten Projekts bis Ende März 2012 verlängert. In diesem Zeitraum soll eine Demonstrationsanlage mit einer Leistung von 100 bis 200 Kilowatt in Kassel entstehen.

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% S Kommentare
  1. Das Problem ist hier nur, dass Permanentmagnete aus Seltenen Erden bestehen und diese teuer sind. Deswegen ging ja Enercon gerade den Weg, auf diese zu verzichten, um überhaupt die großen 6 MW-Windkraftanlagen bauen zu können.

  2. Dirk sagt

    Eine kleine Richtigstellung: Die Tragmagnete des Transrapids sind Elektromagnete und keine Permanentmagnete.

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