Moderne GJS-Werkstoffe für robuste Windkraftanlagen

Verzögerungen beim Verlegen der Stromtrassen von den geplanten Offshore-Standorten in der deutschen Nord- und Ostsee bis zu den Küsten verursachen  inzwischen hohe Kosten für die Lagerung der fertiggestellten Turbinen und Stahlfundamente. Selbst Wartungsarbeiten werden inzwischen an der korrodierenden Elektrik der lagernden Windturbinen fällig, ohne dass sie überhaupt zur Stromerzeugung beitragen konnten. Fachleute zweifeln inzwischen die von der Bundesregierung für diese Region festgelegten Ausbauziele mit einer Leistung von 10 000 MW bis 2020 an.

Die Komplexität der Energiewende mit Fokussierung auf den Offshore-Bereich wurde zeitlich und kostenseitig erheblich unterschätzt. Was bleibt, ist der bewährte Weg über den Ausbau von Onshore-Windparks. Dabei werden immer mehr bisher nicht genutzte Standorte, auch im Extremtemperaturbereich, interessant. Heute stellt der Werkstoff EN-GJS-400-18U-LT den Standardwerkstoff für Bauteile wie Rotornaben, Maschinenträger, Blattanschlussadapter und Achszapfen dar. Mit ihm lassen sich Anlagengrößen von 800 kW bis zu 7,5 MW realisieren.

Die Meuselwitz Guss Eisengiesserei GmbH, Meuselwitz, erhielt die Aufgabe, Bauteile zu fertigen, die einerseits das Festigkeitsniveau eines EN-GJS 400 -18 und andererseits die Kerbschlagarbeitswerte eines EN-GJS 350-22- LT erreichen.

Hintergrund dieser Aufgabenstellung ist der Ansatz, zukünftig auch verstärkt Regionen mit hohem Windpotential in Verbindung mit auftretenden tiefen Temperaturen in Nordeuropa und Nordamerika onshore nutzen zu können, da diese bisher weitgehend unerschlossen sind und ein großes Nutzungspotential ausweisen.

Im Rahmen innerbetrieblicher Versuchsserien begann die Prozessoptimierung des Werkstoffs. Als Optimierungspotential wurden die metallischen Einsatzstoffe, der einzustellende Reinheitsgrad, die chemische Zusammensetzung der Legierung, die Ofenfahrweise und entsprechende Impf- und Behandlungsmechanismen definiert.

Im Rahmen einer Prototypenfertigung wurden erfolgreich diverse Bauteile wie Rotornaben, Maschinenträger, Achszapfen und Blattadapter im Gewichtsbereich von bis zu 3 t für Sonderstandorte produziert. Diese Bauteile aus der Prototypenfertigung kamen zum Beispiel in Windenergieanlagen in der Antarktis zur Versorgung von Forschungsstationen zum Einsatz. Im Anschluss erfolgte konsequenterweise die Ausweitung dieser Werkstoffvariation auf größere Stückgewichte, sodass derzeit bei der Meuselwitz Guss Eisengießerei GmbH Gussteile mit Stückgewichten von bis zu 10 t (Bauteile der 2 MW- und 2,5 MW-Klasse) in der Werkstoffvariation EN-GJS 400-18U-LT mit Dehnungswerten von 18 bis 25 % und Kerbschlagarbeiten von 12 J bei – 40 °C seriensicher in größerer Stückzahl gefertigt werden.

Weitere Optimierungen zum Werkstoffpotential sollen im Rahmen von Untersuchungen der Produktentwicklungsabteilung von Meuselwitz Guss in der nächsten Zeit vorgenommen werden.

www.meuselwitz-guss.de

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