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Interview mit Nordex-Produktchef

Binnenlandanlage N131: Bauen nach Zahlen

Die zweite Generation der modernen Binnenlandwindturbinen der Windbranche ist startklar. Seit Ende November ist bekannt, in welcher Bandbreite deren Rotorengrößen variieren werden: Nordex hat ein Modell mit 131 Meter Rotordurchmesser und drei Megawatt (MW) Leistung für die im Prototypenbau befindliche Technologieplattform Generation Delta angekündigt - und reklamiert nun die Spitzenmaße für sich.

Jan Hagen
 - Jan Hagen, Head of Product Management Nordex
Jan Hagen, Head of Product Management Nordex
Nordex SE

ERNEUERBARE ENERGIEN: Was war das Hauptziel, das zu einer solch ungeraden und doch mächtigen Rotorgröße geführt hat? War es die im Vergleich zur aktuellen Binnenlandwindturbine N117/2400 beibehaltene geringe Rotorleistungsdichte von rund 223 Watt pro Quadratmeter, die angekündigte Steigerung des Jahresenergieertrags um 25 Prozent?

Jan Hagen: Kernziel dieser Neuentwicklung ist es, die Stromgestehungskosten für die Schwachwind-Standorte der IEC Windklasse Drei weiter zu senken. Richtig ist auch, dass wir die Leistungsdichte in Watt pro Quadratmeter im Vergleich zur N117, die einen Rotor von 116,8 Meter Durchmesser hat, sogar noch einmal leicht gesenkt haben. Wir haben die Rotorfläche um 25,8 Prozent gesteigert, die Nennleistung um 25 Prozent. Die Flächenleistung beträgt deshalb nun 222,6 Watt pro Quadratmeter.

Wollten Sie ein bestimmtes Limit der Stromgestehungskosten unterschreiten?

Hagen: Als ein Punktwert in Cent pro Kilowattstunde nicht. Der Preis pro Kilowattstunde ist sehr variabel, hängt er doch davon ab, ob wir über den finnischen Markt reden, den deutschen Markt, den französischen Markt. Da variiert diese Zahl aus verschiedensten Gründen. Wir wollten die Stromgestehungskosten, die Cost of Energy, um mehr als fünf Prozent senken. Das ist uns gelungen.

Bringt die Senkung der Stromgestehungskosten um bis zu acht Prozent bereits die in der Branche schon mal kommunizierte Cost of Energy von fünf Cent pro Kilowattstunde?

Hagen: Dieser Wert entspräche nahezu der Netzparität, dass Windturbinen die Kilowattstunde mit genau den Kosten erzeugen, mit der die Kilowattstunde im Netz gehandelt wird - für vier bis fünf Cent. Bei Schwachwindstandorten mit bspw. durchschnittlichen 6,5 Meter Wind pro Sekunde sind wir da heute noch nicht. Aber es geht in die richtige Richtung. An sehr guten Windstandorten mit neun bis zehn Meter pro Sekunde ist man mit heutiger Technologie auf diesem Erzeugerkostenwert schon angekommen.

SCHALLWERTE EINGEFOREN

Nordex-Generation Delta: N117/3000 Janneby
 - Generation Delta bald mit Binnenlandturbine und Rotor in Rekordgröße von 131 Metern Durchmesser. Die Schwachwindanlage in der reinen Drei-Megawatt-Klasse, die Nordex im Februar vorgestellt hatte, ergänzt die bereits mit den Prototypen der Starkwindanlagen N117/3000 und N100/3300 gestartete Technologieplattform: Hier ist die N117/3000 im schleswig-holsteinischen Janneby.
Generation Delta bald mit Binnenlandturbine und Rotor in Rekordgröße von 131 Metern Durchmesser. Die Schwachwindanlage in der reinen Drei-Megawatt-Klasse, die Nordex im Februar vorgestellt hatte, ergänzt die bereits mit den Prototypen der Starkwindanlagen N117/3000 und N100/3300 gestartete Technologieplattform: Hier ist die N117/3000 im schleswig-holsteinischen Janneby.
Nordex SE

Ein weiterer Wert fällt bei Ihrer neuen Anlage auf: Ein Schallleistungspegel von sogar noch unter 105 db(A). Verfolgen Sie mit diesem Wert auch einen bestimmten Zweck?

Hagen: Wir ließen uns bei diesem Thema vom Kunden-Feedback inspirieren und von positiven Nachrichten über die N117/2400, die als leise Schwachwindanlage Vorteile in der Genehmigung bringt. Mit dem Schallleistungswert der N131/3000 sind wir nun unter dem der N117/2400 geblieben. Dies war eines der desingtreibenden Schlüsselkriterien.

Wie sieht dieses Design aber konkret aus? Ein Formenenturf, der die Anlage als Gesamtresonanzkörper möglichst gut dastehen läss?

Hagen:Der Schlüssel ist die gezielte Abstimmung des Gesamtanlagenkonzepts, also das Zusammenespiel von Blattdesign, Auslegung des Triebstrangs und der Regelungsstrategie. Das Nennmoment ist so gewählt, dass genau die Rotordrehzahl möglich ist, mit der dieser Schallleistungswert nicht überschritten wird: Da geht es um die entsprechende Auslegung auf der Getriebeseite aber auch ein Rotorblatt, mit den entsprechenden aeroakustischen Eigenschaften.

Die Rotation bei Nennleistung muss begrenzt werden, klar, damit die Flügelspitzen nicht zu schnell und damit zu laut durch die Luft schneiden. Doch schaffen Sie Lärmreduktion tatsächlich auch durch ein lärmarmes Blattprofil oder eher durch marktübliche aerodynamische Blattaufsätze wie Vortex-Generatoren?

Hagen:Beim Rotorblatt der N131/3000 setzen wir im Spitzenbereich auf schall-optimierte Blattprofile. Dies zielt darauf ab, dass nicht so viel Schallreduzierung über eine geringere Drehzahl erreicht werden muss.

VOLLLASTSTUNDEN IN HÖHERE LEISTUNG ÜBERTRAGEN

Wie viel Volllaststunden wird die Binnenlandversion der Generation Delta erreichen?

Hagen:Mehr als 3.500 bei einem Standort mit mittleren Winden von 7,5 Metern pro Sekunde. Es ging darum, dieses Maß an Volllaststunden der N117/2400 bewusst auch im Segment der Drei-Megawatt Turbinen erreichen zu können.

Ist denn Ihr Verkaufsschlager der letzten zwei Jahre, die aktuelle Binnenlandwindenergieanlage mit 2,4 MW nun an ein Ende als führendes Marktmodell gekommen, weil jetzt einfach die nächste technische Periode angebrochen ist, in der Drei-Megawatt-Anlagen das Normale sind?

Hagen: Ich sehe das so, dass wir unsere Schwachwindeffizienz in ein weiteres Marktsegment tragen. Das heißt nicht, dass die N117/2400 an Attraktiviät verliert. Gleichzeitig wird sich vermutlich die Zusammensetzung der Aufträge ändern, die regionale Verteilung der Märkte.

ZIELMÄRKTE SÜDSKANDINAVIEN, TÜRKEI, DEUTSCHLAND, SÜDAFRIKA

Welche regionalen Märkte denn? Sie hatten für die jetzt schon mit Prototypen herausgebrachten Starkwindanlagen der Generation Delta, N117/3000 und N100/3300 Starkwindregionen in Skandinavien oder Großbritannien als Zielregionen angegeben.

Hagen: Teilen Sie Skandinavien in Nordfinnland und Nordschweden mit höheren Windgeschwindigkeiten einerseits und das windschwächere Südschweden und Südfinnland andererseits, sind diese südlicheren Gefilde Skandinaviens sicher geografische Ziele für unsere Windklasse-Drei-Anlage. Ebenso die Türkei. Nicht zuletzt ist die Turbine aufgrund ihrer Schall-Eigenschaften für den französischen Markt interessant. Und natürlich ist das deutsche Binnenland ein klares Zielgebiet.

Was ist die größte Herausforderung für die Fertigung: Das neue große Blatt mit dem veränderten Profil, das hohe Drehmoment im Getriebe?

Hagen: Die Lasten durch das höhere Drehmoment existieren, wir können sie nicht wegdefinieren. Die Auslegung des Getriebes und der gesamten Tragstruktur tragen dem Rechnung. Das machen wir nicht zum ersten Mal. Und auch das knapp 65 Meter lange Rotorblatt ist für eine Binnenlandwindturbine eine Herausforderung - und ein technischer Meilenstein. 

PROTOTYP ENDE 2014

Ein Vielfachmagnetpol-Generator, der das Drehmoment wieder senkt und Leistung und Frequenz eben durch die vielen Magnetpaare statt durch Drehgeschwindigkeit oder Drehmoment herstellt, ist definitiv ausgeschlossen? Sie setzen nur auf Bewährtes mit dem aufgelösten Triebstrang und doppelt gespeistem Asynchrongenerator?

Hagen: Das ist korrekt. Das elektrische System ist eine bewährte Lösung und wirtschaftlich die Beste Wahl. Und auch beim Rotorblatt setzen wir auf bewährte Konzepte – die Bauweise des Blattes orientiert sich an der N117 mit lasttragenden Gurten aus Carbonfasern. Gleichzeitig haben wir die aerodynamische Kontur so verändert, dass sie der Leistung und dem Schallleistungspegel gerecht werden. Wir haben den Weg mit schlankeren Blättern konsequent weiter verfolgt. Den Bereich maximaler Blatttiefe haben wir weiter in Richtung der Blatt-Wurzel verschoben, der Blattspitzenbereich ist bewußt schlank gehalten. Insofern wird es ein Blatt mit sehr guten Nachlaufeigenschaften. In Windparks müssen Sie die Anlagen damit nicht ganz so weit auseinanderstellen..

Wie verläuft nun die Ramp-Up-Phase?

Hagen: Wir wollen noch im nächsten Jahr im letzten Quartal die erste Anlage errichten und im Sommer 2015 voll lieferfähig sein.

Jan Hagen ist Leiter des Bereichs Produktmanagement bei Nordex. Das Gespräch führte Tilman Weber. Demnächst folgt hier auch ein Bericht mit Aussagen von Nordex-CEO Jürgen Zeschky.