Lukrative Märkte locken in Asien

Auf dem Meer weht der Wind weit stärker und stetiger als an Land. Die Energieausbeute von Windparks liegt daher um rund 40% höher. Kein Wunder also, dass sich die Augen vieler Energieexperten und Politiker automatisch aufs Meer richten, wenn das Wort Windkraft fällt.

Die von Felix Losada nicht. „Wir wissen gar nicht, ob und wann all die angekündigten Off-Shore-Projekte Realität werden“, sagt der Sprecher der Nordex AG mit Sitz in Norderstedt. Zumindest für die nächsten vier bis fünf Jahre, davon geht das Unternehmen aus, wird der Auftrieb für die Windkraft weiter an Land entstehen. Und dieser Auftrieb ist enorm. Nordex hat seinen Umsatz 2007 im Vergleich zum Vorjahr um 45% gesteigert und will in den kommenden Jahren um jeweils weitere 50% zulegen.

Zulieferer freuen sich über glänzende Auftragslage

Wind boomt. „Zur Zeit könnten wir jede Turbine viermal verkaufen“, so Losada. Am Standort Rostock wird Nordex seine Fertigungskapazitäten bis 2011 daher verdreifachen. Die glänzende Auftragslage beschert auch den deutschen Zulieferern, allen voran Getriebe- und Lagerherstellern, derzeit ausgesprochen gute Geschäfte mit der Windkraft. 2007 wurden weltweit rund 20 000 MW zugebaut. Der Umsatz lag über 20 Mrd. Euro. „An diesem riesigen Markt partizipieren die deutschen Hersteller und Zulieferer in hohem Maße“, bestätigt Thorsten Herdan, Geschäftsführer von VDMA Power Systems.

Noch ist von Engpässen bei Rohstoffen und Bauteilen nicht die Rede. „Alle entlang der Lieferkette bauen derzeit ihre Kapazitäten aus“, sagt Losada. Auch die steigenden Rohstoff- und Energiepreise seien zwar spürbar, aber kein wirkliches Problem.

Echte Herausforderung für den Anlagenbau

Windkraft ist für den Anlagenbau eine echte Herausforderung. Das gilt ganz besonders für den Getriebebau. In einer Gondel 80 bis 100 m über dem Boden ist fast nichts so wie in normalen Anwendungen in Kraftwerken oder anderen Industrieanlagen. Heftige und schnelle Lastwechsel durch permanent sich verändernde Windverhältnisse und große Temperaturunterschiede setzen dem Getriebe zu. Dazu kommt, dass Windkraftgetriebe kompakt und möglichst leicht, zugleich aber zuverlässig, lange haltbar, wartungsarm und verschleißfest sein müssen. Denn Stillstände und teure Reparaturen sind Gift für jeden Investor. Ein Markt also, auf dem nur Hersteller mit viel Erfahrung im Getriebebau langfristig überleben.

Einer davon ist Eickhoff in Bochum. Dort richten die Spezialisten ihr Augenmerk insbesondere auf einen weiteren, wichtigen Aspekt: die Lärmemissionen der Getriebe. Der emittierte Luft- und Körperschall spielt in den letzten Jahren eine besondere Rolle bei der Bewertung der Anlagen. „Dabei ist der Lärm aus der Gondel meist im Teillastbetrieb besonders störend“, sagt Klaus-Dieter Meyer, Leiter Export bei Eickhoff. Bei Volllast dagegen übertönt das Eigengeräusch des Windes die Frequenzen aus der Gondel.

Die Bochumer haben in langen Jahren viel Erfahrung mit geräuscharmen Getrieben gesammelt. So ist die weltweit leiseste 600-kW-Serien-Windkraftanlage mit einem Eickhoff-Getriebe ausgerüstet. Um den Schall zu reduzieren, gibt es mehrere Möglichkeiten. Die Bochumer arbeiten beispielsweise daran, dass die Zahnräder harmonisch und sanft ineinander gleiten und auf diese Weise störende Frequenzen minimiert werden. Außerdem wird die Gehäuseform so optimiert, dass möglichst wenig Schwingungen nach außen dringen.

Antriebstechnik im Windrad leistet Schwerstarbeit

Ähnlich hoch sind die Anforderungen an die Lager einer Windkraftanlage: Die Kräfte durch starken Lastwechsel, durch lastfreie Perioden und extreme Temperaturschwankungen sind enorm. Die Wälzlager im Getriebe sind vom Rotor her der Dynamik der Windlasten ausgesetzt und vom Generator her der Dynamik des elektrischen Netzes. „Früher waren daher Lager oft die Schwachstellen des Triebstrangs“, betont Robert Godau, Leiter Anwendungstechnik Windkraft der Schaeffler Gruppe Industrie. „In den vergangenen fünf Jahren hat sich da aber viel getan.“

Heute werde bei der Weiterentwicklung der Lager das gesamte System Windkraftanlage mit den Wechselwirkungen der einzelnen Triebstrangkomponenten einbezogen. Außerdem erlauben komplexe Simulationsprogramme, gemeinsam mit Getriebe- und Anlagenherstellern die Bauteile vorher virtuell zu testen. Robert Godau: „Damit erhöhen wir Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit.“

Lagerinnovationen für mehr Belastbarkeit und Effizienz

Eine neue Entwicklung der Schaeffler-Gruppe Industrie sind Zylinderrollenlager, bei denen die Stirnflächen der Rollen nicht mehr plan sind, sondern eine optimierte Kontur erhalten. Dadurch entsteht ein Schmierspalt, der das Reibmoment unter Axiallast um rund die Hälfte mindert. Damit steigen Belastbarkeit und Effizienz. Außerdem können die Lager bei gleicher Belastung kleiner und damit kostengünstiger dimensioniert werden. Ein Trend sind zudem Einlagerkonzepte für den Rotorkopf, bei denen die Rotornabe direkt mit einem Großwälzlager im Getriebe gelagert ist. „Das spart einiges an Gewicht“, sagt Godau.

Ein interessanter Markt sind zudem Online-Überwachungssysteme, die Schäden an den Anlagen frühzeitig erfassen und melden. Die Schaeff-ler-Tochter FAG Industrial Services setzt Verfahren wie Endoskopie, Drehmomentmessung und Thermografie fürs Monitoring von Windkraftanlagen ein. Endoskope können das Ausmaß eines Schadens noch genauer bestimmen als die Schwingungsüberwachung. Drehmomentmessungen machen Überlasten an Wellen oder Lagerstellen sichtbar. Und bei der Thermografie erfasst eine Infrarot-Kamera unerwünschte Wärmeentwicklungen.

In Deutschland sind Standorte für neue Windparks mittlerweile rar. Viele sehen daher hierzulande eher Chancen im so genannten Repowering, dem Ersetzen alter Anlagen durch neue, leistungsfähigere. Schätzungsweise 3000 Windkraftanlagen der ersten Generation, vor allem an der norddeutschen Küste, könnten heute schon durch wesentlich effizientere Anlagen ersetzt werden, schätzt der Bundesverband Wind-energie. Doch der Markt wächst nur zögerlich. 2007 wurden gerade mal 108 alte Windkraftanlagen erneuert. „Dieser Markt muss endlich anspringen, damit Deutschland seinen Technologievorsprung halten kann“, fordert VDMA-Experte Herdan.

Die Branche rüstet sich unterdessen für die Märkte in Asien und den USA. Die Nachfrage nach Windkraftanlagen werde dort in den kommenden Jahren so stark wachsen, dass die dortige Wind-Industrie schlicht nicht mithalten kann. Beispielsweise produziert Nordex in China pro Jahr Anlagen mit rund 200 MW Leistung und will die Kapazitäten innerhalb der kommenden drei Jahre verdreifachen. Im kommenden Jahr starten die Deutschen außerdem eine Fertigung in den USA. Auch Eickhoff setzt ein Standbein nach China. Ab 2010 werden die Bochumer Getriebe für 1,5- bis 2-MW-Anlagen in China fertigen. Außerdem entsteht in Klipphausen bei Dresden ein neues Werk, das 2009 die ersten Getriebe ausliefern soll.

Flucht nach vorn mit verstärkter Ausbildung

Auch für die Windkraft gilt: Eine Branche kann nur so lange wachsen, wie sie genügend qualifizierte Mitarbeiter findet. Nordex plant zwar, im Laufe des Jahres weltweit rund 1000 neue Mitarbeiter einzustellen, um die vollen Auftragsbücher abzuarbeiten. „Entscheidend ist, dass wir diese Leute alle auch auf dem Markt finden müssen“, betont Felix Losada.

Das wissen auch die Bochumer Getriebebauer. Am neuen Standort Klipphausen wird derzeit nicht nur kräftig an Fertigungshalle, Montage und Härterei gebaut. Auch die künftigen Mitarbeiter sind fester Bestandteil der Expansion. Schon zwei Monate vor dem Richtfest startete im Februar die Ausbildung der ersten 64 Lehrlinge.