Energiering fürs Windrad: Universität Kassel entwickelt Generatorkonzept 

Siegfried

Kassel. Der Transrapid steht Pate: Die Universität Kassel entwickelt zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) einen magnetisch gelagerten Ringgenerator für die Windräder der Zukunft. Er soll robuster, wartungsfreundlicher und effizienter als die momentan verwendeten Generatoren sein.

Der Generator bildet das Herzstück einer Windenergieanlage: Er wandelt die mechanische Energie des sich drehenden Windradrotors in elektrischen Strom. Doch die Masse des Generators wächst mit der Leistung der Windenergieanlage enorm an. Die Generatoren der Sechs-Megawatt-Windboliden des deutschen Marktführers Enercon bringen bereits 250 Tonnen auf die Waage. Schon werden Windräder mit einer Leistung von zehn Megawatt angepeilt. Bei diesen Größenordnungen stößt die herkömmliche Technik an ihre Grenzen.

Denn direkt angetriebene Generatoren solcher Super-Anlagen würden etwa 1000 Tonnen wiegen und hätten eine so große Masse, dass sie nicht mehr im Maschinenhaus der Windkraftanlage, der Gondel, untergebracht werden könnten, sagt Professor Dr. Siegfried Heier vom Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der Universität Kassel. Er ist der Leiter des vom Bundesumweltministerium mit 550.000 Euro geförderten und vom Forschungszentrum Jülich getragenen Forschungsprojekts Magnet-Ring.

Die Kasseler Forscher haben eine neue Architektur für den Generator entwickelt. Er wird nicht mehr in der Gondel der Windkraftanlage platziert, sondern in einem 20 bis 24 Meter durchmessenden Ring, der durch Streben mit der Gondel verbunden wird. „Mit dem Gewicht des elektromagnetisch aktiven Teils des Generators wollen wir bei einer Zehn-Megawatt-Anlage unter 20 Tonnen bleiben“, sagt Heier. Die Kasseler Wissenschaftler wollen die im Generator auftretenden gewaltigen Kräfte mit den Magnetfeldern bändigen.

Das Prinzip des Ringgenerators ist zum Teil an die Antriebstechnik des in Kassel entwickelten Transrapid angelehnt, der zwischen der chinesischen Metropole Schanghai und deren Flughafen pendelt. Die Forscher haben das Antriebsprinzip für ihren Generator umgekehrt. Der wandelt kinetische Energie in Strom um und funktioniert ebenfalls mit Permanentmagneten, die anders als Elektromagneten keinen Strom brauchen. Der Generator wird aus ringförmig angeordneten Segmenten bestehen. Diese können später im Rahmen der Wartung einzeln ausgetauscht werden.

Im Praxistest

2012 will Heier eine Demonstrationsanlage bauen lassen. Momentan überprüft die Doktorandin Katharina Messoll mit Messungen im Labor, ob das Modell des Generators in der Praxis funktioniert. Ihre Daten sollen auch helfen, die Energiedichte in dem Ring noch zu verbessern. Die Probesegmente für die Messungen hat die Firma Krämer Energietechnik gebaut, das Unternehmen, das auch die Ersatzteile für den Transrapid liefert.

Von Peter Dilling

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