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Der Einsatz von Magneten in Windturbinengeneratoren

28.09.2004


Windturbinen sind höchst fortschrittliche technische Anlagen. Auf den ersten Blick wirken sie wie bloße Flügel, die sich anmutig im Wind drehen, tatsächlich sind die Dinge jedoch weitaus komplizierter. Teil der neuesten Entwicklungsversuche ist die Herstellung effizienterer und noch dazu geräuschärmerer Turbinengeneratoren.


Das Streben nach der Verbesserung von Windturbinen wird von der Notwendigkeit vorangetrieben, die globale Produktion sauberer Energiesysteme noch nutzbringender zu gestalten. Um dies zu erreichen, ist eine Kostenreduktion unerlässlich. Darüber hinaus wird ein effizienteres System benötigt, was wiederum die Minimierung des Lärmpegels erforderlich machen würde insbesondere bei der partiellen Tragfähigkeit der Turbinen. Zu weiteren erforderlichen Verbesserungen gehören eine hohe Teilleistungslast zu niedrigen Kosten, eine kompakte, leichte und attraktive Außenkonstruktion sowie die Unterstützung schwacher Stromnetze durch das moderne Konverterkontroll-Konzept. Mit diesen Zielen wurde die anfängliche Forschungsphase des EU-Projektes PERMAGWIT eingeleitet.

Die Forschung ergab zahlreiche bedeutende Fortschritte. Zu den beeindruckendsten zählen der Wegfall des Getriebes und der Einsatz von Dauermagneten. Dies führt zu einer gesteigerten Teilleistungslast und infolgedessen zu einer erhöhten Energieproduktion. Zudem besitzen Neodym-Eisen-Bor-Magnete sowohl eine bessere magnetische Qualität als auch eine hohe chemische Stabilität, was für eine langfristige Betriebssicherheit von großer Bedeutung ist. Aufgrund des Außenrotor-Konzeptes ist ein weiterer Vorteil, dass die Magnete auf natürliche Weise vom Wind gekühlt werden können.


Darüber hinaus führte dieses Außenrotor-Konzept durch eine Erhöhung des Luftspaltdurchmessers zur Reduktion von Umfang und Gewicht des Generators. Zudem ist das Generatorgehäuse ein vollständig abgeschlossenes Konstrukt zur Vermeidung von Isolationsproblemen in Verbindung mit Statorwicklung und Korrosion der Magnete. Die Gesamtinduktivität des Generators wurde durch optimierte Polgeometrie ebenfalls reduziert. Dies führte zu einem verminderten Polradwinkel und einem gesteigerten Leistungsfaktor.

Da Windturbinen hochtechnisierte Systeme sind, kann die Änderung eines Konstruktionsaspektes in einigen Fällen die Änderung anderer Bestandteile erforderlich machen. Das war auch beim PERMAGWIT-Projekt der Fall, dessen Entwicklungen nicht notwendigerweise die Antwort auf alle die Windturbinen betreffenden Probleme sein können, aber zumindest geht dieser Ansatz in die richtige Richtung.

Thomas Hartkopf | ctm
Weitere Informationen:
http://www.tu-darmstadt.de

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