Azimutsystem (Windnachführung)
Motoren, Getriebe, Lager und Bremsen, die die Gondel einer Windkraftanlage um die Turmachse drehen, damit der Rotor im Wind steht.
Horizontalachsenanlagen müssen den Rotor in den Wind drehen, um Energie zu gewinnen. Das Azimutsystem besteht aus einem großen Drehkranz zwischen Turmkopf und Gondel, mehreren elektrischen (selten hydraulischen) Azimutantrieben mit Planetengetrieben, die in einen Zahnkranz greifen, und Reib- oder Hydraulikbremsen, die die Position zwischen den Bewegungen halten. Große Offshore-Anlagen haben 10–20 Azimutantriebe.
Die Steuerung liest die Windrichtung von einer Windfahne oder einem Ultraschallanemometer auf der Gondel ab, zunehmend ergänzt durch ein Gondel-Lidar, und dreht nach, sobald die gemittelte Fehlausrichtung eine Schwelle überschreitet, meist 5–10°. Die Drehgeschwindigkeit ist mit etwa 0,3–0,5° pro Sekunde gering, um die Kreiselkräfte am Rotor zu begrenzen.
Der Leistungsverlust durch Fehlausrichtung folgt näherungsweise:
Ein dauerhafter Fehler von 8°, oft verursacht durch eine falsch kalibrierte Windfahne, kostet etwa 1–3 % des Ertrags. Statische Azimutfehler mit Lidar oder SCADA-Analysen zu korrigieren gehört zu den günstigsten Ertragssteigerungen, die Betreiber haben.
Das Azimutsystem hat noch weitere Aufgaben: verdrillte Stromkabel nach mehreren vollen Umdrehungen wieder aufdrehen, den Rotor bei Sturm sicher parken und für die Nachlaufsteuerung gezielt versetzt stehen. Leeläufer und manche schwimmende Konstruktionen richten sich passiv aus, die aerodynamischen Kräfte drehen den Rotor in den Wind. Verschleiß an Azimutlagern und -getrieben bleibt ein bekannter Wartungspunkt, besonders an turbulenten Standorten.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Pitchregelung (Blattverstellung)
Drehen der Rotorblätter einer Windkraftanlage um ihre Längsachse, um den Anstellwinkel zu ändern; damit wird die Leistung oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit begrenzt und der Rotor angefahren und gestoppt.
- Nachlaufeffekt (Wake-Effekt)
Geringere Windgeschwindigkeit und stärkere Turbulenz hinter einer Windkraftanlage, die den Ertrag dahinterstehender Anlagen senken und deren Ermüdungslasten erhöhen.
- Abschaltwindgeschwindigkeit
Windgeschwindigkeit, bei der eine Anlage abschaltet oder herunterregelt, um sich vor zu hohen Lasten zu schützen; bei großen Anlagen typischerweise 25 m/s (10-Minuten-Mittel).
- Leistungskurve
Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe und elektrischer Leistung einer Windkraftanlage; zusammen mit der Windgeschwindigkeitsverteilung ergibt sie den Jahresenergieertrag.
- Schwimmende Offshore-Windkraft
Windkraftanlagen auf schwimmenden, am Meeresgrund verankerten Plattformen. Sie erschließen Wassertiefen ab etwa 60 m, in denen feste Fundamente unwirtschaftlich werden.