Windkraftnutzung in der Kälte

Windräder werden immer öfter an klimatisch ungünstigen Standorten aufgestellt, sei es auf 2.500 Metern Höhe auf einem Schweizer Berg oder bei Eiseskälte in Alaska oder im Meer.

Temperaturen von bis zu -40 °C, Orkane, Turbulenzen, starke Niederschläge, aber auch salzhaltige Luft und Meerwasser stellen an heutige Windkrafträder enorme Ansprüche.

Die Rotorblätter

Mit Aufwand sind auch diese Bedingungen beherrschbar. Gegen die Eisbildung bei Temperaturen zwischen +6 und -10 °C können die Rotorblätter mit einer Heizung versehen werden. Alternativ kann auch heiße Luft in die Rotorblätter gepustet werden. Allerdings verbrauchen Heizungen einen erheblichen Teil der erzeugten Energie.

Erfolgversprechender sind da Nanostrukturen für Rotorblätter, an denen sas Fraunhofer-Institut forscht. Dank der Nanostrukturen sollen Eis und Wasser von den Rotorblättern abprallen.

Der Windrad-Turm

Die Türme moderner Windräder sind oft aus Stahl. Stahl kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung bei niedrigen Temperaturen spröde werden oder gar brechen. Die Türme von Windkraftanlagen an sehr kalten Standorten müssen daher aus Stahllegierungen bestehen, die den tieferen Temperaturen und den stärkeren Winden, das bedeutet auch stärkeren Kräften standhalten können.

Das Maschinenhaus in der Gondel

Das Maschinenhaus eines Windrades befindet sich auf dem oberen Ende des Windradturns. Hier sind es vor allem die Schmieröle und Fette in den Lagern und Getriebe, die trotz Kälte schmieren müssen. Andererseits müssen sie bei Plusgraden auch ihrer Aufgabe nachkommen und dürfen nicht etwa zu Bränden führen.

Bei etwa 60 °C sind die Öle und Fette geschmeidig und schmieren Zahnräder, Gleitflächen wie gewünscht. Sind sie aber kalt und zähflüssig, ist aufgrund der schlechten Schmierwirkung der Verschleiß hoch. Für solche Bedingungen sind besondere Öle und Fette erforderlich.

Am schlimmsten ist es, wenn die Windkraftanlage vom Netz genommen wird. Sie kühlt schnell ab. Soll das Windrad bei großer Kälte wieder gestartet werden, befindet sie sich quasi in Schockstarre. Nun heißt es, Heizung einschalten, damit Öl und Getriebe auf mindestens 10 °C erwärmt werden können.

Aber es gibt noch weitere Komponenten, die auch Probleme mit der Kälte haben, z.B. die Pitch-Antriebe der Rotorblätter und die Windnachführung der Gondel. Dafür stehen leistungsstarke Batterien bereit, deren Leistung bei tiefen Temperaturen auch schlechter als bei Plusgraden ist. Das bedeutet, auch diese Bauteile müssen größer dimensioniert werden und erhöhen die Kosten.

Die Elektronik einer Windkraftanlage muss zwar nicht geschmiert werden, verträgt aber Kälte auch nicht besonders gut. Auf mindestens fünf Grad Celsius müssen Heizlüfter warme Luft in die Schaltschränke pusten, um die Anlage anfahren zu können.

Quelle: heise.de


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