Drei Mal Modell Europa

Tilman Weber

An den aktuellen Flaggschiff-Anlagentypen der in Europa etablierten Windturbinenbauer orientiert, stellt das international agierende chinesische Unternehmen Ming Yang nun eigene Anlagenmodelle für unseren Kontinent vor. Genau drei Bauplattformen hat es sich für diesen Markteintritt ins Portfolio genommen: Eine Baureihe der im Heimatmarkt bevorzugt eingesetzten Antriebstechnik mit aufgelöstem, langgezogenem Triebstrang und schnell rotierendem doppelt gespeisten Asynchrongenerator plus Teilfrequenzumrichter bringt die ersten zwei Anlagentypen für windschwächere europäische Standorte an Land mit 6,25 Megawatt (MW) Nennleistung hervor. Eine andere Baureihe mit kompakterem Getriebe und Permanentmagnetgenerator soll mit einem 8,0-MW-Modell starten und damit für windreichere Onshore-Windkraftregionen die nächste Nennleistungsklasse einführen. Und für die nächsten Meereswindparkausschreibungen führt MySE, wie sich das Unternehmen gemäß seinem Marketingnamen Ming Yang Smart Energy abkürzt, ein Offshore-Modell mit 18,5 MW ein.

Es mag Strategie der Marktansprache aus Fernost sein, Windparkentwickler und Investoren in Europa mit vertrauten Turbinenmaßen leichter rechnen zu lassen: Die Onshore-Modelle für den Markteintritt in Europa legte das Unternehmen aus der südchinesischen Provinz Guangdong zunächst auf die hier bekannten Top-Rotorgrößen für Windturbinen an Land aus.

Mit 172 Meter Rotordurchmesser als Standardauslegung für die Asynchron-Generator-Baureihe und einer allerdings bisher europaweit noch unüblichen Rotorweite von 182 Meter für besonders hohe Jahreserträge zielt die Europa-Entwicklungs- und Managementzentrale Ming Yangs auf südeuropäische Märkte. „Wir stellen damit ein Modell bereit, das grundsätzlich sehr gut für zum Beispiel südeuropäische Schwachwindstandorte geeignet ist – wie in Italien oder Portugal, mit im Mittel 6 bis 6,5 Meter Wind pro Sekunde“, sagt in Hamburg der Forschungs- und Entwicklungsleiter für Europa, Sascha Erbslöh, zu ERNEUERBARE ENERGIEN. In der Elbemetropole arbeitet er im Hauptquartier für das Ming-Yang-Europageschäft.

Start mit bewährtem DFIG-Antriebsstrang

Der im internationalen Windkraft-Technologie-Duktus als DFIG abgekürzte Asynchrongenerator-Anlagentyp für Europa ist eine für hiesige Bedingungen fit gemachte Variante eines nicht nur in chinesischen Windparks bewährten Turbinendesigns. Wie es Ming Yang erklärt, haben die Entwicklungs-Ingenieure des Unternehmens für das neue DFIG-Modell eine „Heimmarktvariante“ für europäische Windbedingungen an ausgewählten lasttragenden Strukturen leicht verstärkt, Regler angepasst, sowie Generator und Frequenzumrichter ausgetauscht, damit die Anlage europäische Netzanforderungen erfüllt. Die Rotorblätter versahen sie mit in Europa etablierten aerodynamischen Zusatzstrukturen wie etwa Vortex-Generatoren – Reihen aus kleinen Zackenstrukturen auf der gebogenen Saugseite der Blätter – oder Flaps – zur Druckseite abgebogene Kantenprofile. Solche dämpfen Zischgeräusche der Blätter ab, stärken die Aerodynamik und verschieben Luftströmungsabrisse entlang der Blätter durch Anwirbeln von Luft jenseits der Grenzschicht.

6,25 Megawatt, 172 und 182 Meter Rotordurchmesser sind die äußeren Größenmaße der ersten Europavariante. Sie sieht Ming Yang für windschwächere südeuropäische Standorte vor.

Die DFIG-Variante war für das Unternehmen erklärtermaßen der schnellste Zugang für den europäischen Markt. Weil das Modell in China seit 2020 zum Einsatz kommt, bietet es Investoren verlässliche Betriebsdaten aus inzwischen Hunderten von Anlagen. Die Zertifizierung für den Europa-Betrieb soll gemäß dem Zeitplan bis Jahresende abgeschlossen sein. Weil die Anlage mit dem 182-Meter-Rotor allerdings unter Volllast einen Schallleistungswert von 111 Dezibel (dB(A)) hat, ist sie wohl zunächst nicht für dicht besiedelte Regionen mit Schallschutz-Auflagen für Anwohner geeignet – es sei denn, Ming Yang liefert sie in den erhältlichen schall- und leistungsbegrenzenden Modi mit noch 108, 106, 104 oder 102 dB(A) aus.

Deutschlandtyp folgt mit Kompaktgetriebe

Ein Jahr später wollen die Europamarkt-Produktentwickler das Zertifikat für eine speziell für den deutschen und weitere windstarke west- und nordeuropäische Märkte entwickelte Anlage mit 175-Meter-Rotor und 8,0 MW in den Händen halten. Diese Anlage setzt auf den hierzulande bereits bei Großturbinen genutzten Triebstrang-Aufbau mit einem Permanentmagnetgenerator und Vollumrichter und einem von Ming Yang als „integrated gearbox“ bezeichneten Getriebe. Genauer definiert das Unternehmen die Drehzahlübersetzungs-Komponente noch nicht. Als integrierte Bauweise von Getrieben bezeichnet die Branche ein Design, das Getriebestufen durch Weglassen einzelner Bauteile wie klassische Dreh-Rollenlager oder Zahnradaußenringe für Getrieberitzel enger zusammenbauen lässt. Die am Getriebeausgang zum Generator entstehende Drehzahl der MySE 8.0-175 soll 1.100 Umdrehungen pro Minute erreichen. Das ist am unteren Rand dessen, was schnelldrehende Windkraftgeneratoren schaffen müssen.

Geplant ist bereits, eine zusätzliche Schwachwindvariante mit größerem Rotor aus dieser neuen Ming-Yang-Plattform auszugliedern. Bei Volllast soll der Schallleistungspegel der zuerst geplanten Mittelwind-Turbine mit 175-Meter-Rotor nicht auf mehr als 106 bis 107 dB(A) ansteigen. Ob der Turbinentyp diese im Branchenvergleich tatsächlich geringe Lautstärke einhalten lässt, bleibt abzuwarten. Es wäre ein Geräuschpegel-Wert am unteren Rand des Lautstärkebereichs, in dem die Turbinenbauer ihre aktuellen Flaggschiffturbinen in dicht besiedelten Märkten wie Deutschland betreiben lassen wollen. „Wenn es der Markt will, lässt sich auch eine Highwind-Variante noch ausgliedern“, heißt es in Hamburg auch: eine Starkwind-Turbine.

Eine der Design-Vorgaben der Acht-MW-Anlage, die Ming Yang auf der Windkraftmesse in Hamburg im September vorstellen dürfte, ist auch, Komponentenmassen auf 100 Tonnen zu begrenzen.

Offshore-Anlage: Sprung auf 18 Megawatt

Mit den Europa-Zertifizierungen aller drei Windturbinen-Plattformen hat der Turbinenbauer den deutschen TÜV Nord beauftragt. Das Zertifikat für das Offshore-Modell könnte womöglich sogar als erstes vorliegen: irgendwann im letzten Quartal 2026. Ming Yang will mit dem Modell MySE 18.5-260 in den Wettbewerb und kann auf Erfahrungen mit technologisch ähnlichen Produkten zurückgreifen: etwa mit der 16-MW-Anlage mit ebenfalls 260-Meter-Rotor, die das Unternehmen im eigenen Offshore-Windpark Qingzhou IV in China errichtet hat sowie mit der 18-MW-Plattform mit 292-Meter-Rotor, von der im Sommer 2024 ein Prototyp entstand und erste Serienprojekte in China starten.

Aus genau dieser Prototyp-Erprobung – bei der während netzbildender Tests zwei Rotorblätter brachen – der Windturbinenbauer hatte die Anlage bewusst einem Extremtest jenseits der Auslegungsgrenzen ausgesetzt – hat Ming Yang ein umfassendes Qualitäts- und Prüfprogramm abgeleitet: In Yangjiang errichtete das Unternehmen Prüfstände, auf denen HALT-Tests – branchenübliche Highly Accelerated Life Testings zum Durchfahren der Belastungen einer Turbinenlaufzeit von 35 Jahren im Zeitraffer – am kompletten Triebstrang und an den Blattlagern stattfinden. Die Hauptlager-Erprobung soll 2027 bei der Testeinrichtung ORE Catapult in Großbritannien folgen. Entwickler-Teams aus Europa und China entwickelten die Prüfstände und Prüfpläne gemeinsam.

Zielregion des 18,5-MW-Modells ist die See von der Nordsee über den Ärmelkanal bis zum Atlantik, wie es aus Hamburg heißt. Möglicherweise folgt auch eine Ausgliederung eines Modells mit 292 Meter Rotordurchmesser auf derselben Plattform in näherer Zukunft – für windschwächere Offshore-Regionen wie das Mittelmeer. Eine erste 18-MW-Anlage mit 292 Meter Rotordurchmesser ist im Meer vor China bereits als Pilotanlage in Betrieb. Die Umrüstung soll unaufwändig möglich sein: 90 Prozent der Bauteile seien unabhängig von der Rotorgröße dieselben. Dank desselben Wurzeldurchmessers und gleichen Profils mit lediglich einer anders gestalteten Blattspitze seien die Rotorflügel auch am europäischen 18,5-MW-Modell austauschbar.

Anlagen mit 18 MW Nennleistung für den europäischen Offshore-Windkraft-Markt sind die womöglich nächste technologische Entwicklungsstufe, die auf jüngste Bauplattformen von Vestas, GE und Siemens Gamesa mit bis zu 15 MW und 236 Meter Rotordurchmesser folgen. Auch GE hatte 2023 die Entwicklung einer 18-MW-Anlage mit 250 Meter Rotordurchmesser angekündigt.

Carbon-verstärkte Rotorblätter ab der Acht-MW-Anlage

Erklärtermaßen prüft Ming Yang aktuell noch den Aufbau einer industriellen Fertigungsbasis in Europa. Wo die Fertigung der 18,5-MW-Anlage stattfinden soll, ist Sache einer neuen Sondierungsphase Im März hatte die britische Regierung erklärt, aus angeblichen Sicherheitsbedenken keine Ming-Yang-Turbinen in der britischen See zu bejahen. Fabrikpläne Ming Yangs für Schottland sind nun hinfällig. Im Gespräch sind andere Standorte, zum Beispiel in Spanien. Ming Yang geht weitere Schritte, um ein Standard-Teilhaber am Offshore-Wind-Markt des Kontinents zu werden. Im März trat der Konzern dem Berliner Bundesverband Windenergie Offshore bei, Ende Mai dem norwegischen Branchenverband Norwegian Offshore Wind.

Die Dauer des langen Anlaufs auf den Europa-Markt nutzt das Unternehmen derweil für weitere Verbesserungen an seinen Technologien: Um die Rotorblätter sowohl für künftige Forderungen nach Recycling-Fähigkeit als auch für immer höhere Windlasten auszurüsten, hat das Unternehmen diese sowohl für die Acht-MW-Anlage an Land als auch für den Offshore-Einsatz als Carbon-Blätter ausgelegt. Der Hintergrund: Die gewöhnlich zu Rotorblatthalbschalen aus Glasfaserkunststoff-Geweben (GFK) verschmolzenen Großkomponenten erfordern bislang viel Handarbeit. Mitarbeitende legen unterstützt von Hilfsmitteln in riesigen Blattschmelzformen die Glasfasermatten oder GFK-Folien ab, müssen aber darauf achten, dass die Gelege nicht verrutschen, was beim Vakuumverfahren zum Durchtränken mit dem Kunstharz zu ungleichen Aushärtungen und damit zu Sollbruchstellen führen kann. Mit Carbonfaser-Elementen verstärkte Rotorblätter gelten als bruchsicherer, aber auch teurer. Durch ein sogenanntes Pultrusionsverfahren, das Endlos-Kohlenstoff-Fäden miteinander automatisiert ausrichtet und mit Kunstharz imprägniert, entstehen ohne Handarbeit lange knick- und wellenfreie Carbon-Gurte. Diese sollen die aufs Rotorblatt wirkenden Lasten aufnehmen und tragen.

Wie bei den in Europa üblichen Flaggschiffanlagen der Sechs- bis Sieben-MW-Klasse an Land oder den aktuellen Offshore-Windturbinen schon üblich, nimmt auch Ming Yang die komplette Schalt- und Umspannelektronik mitsamt Transformator oder Umrichter ab der Acht-MW-Anlage nach oben ins Maschinenhaus. So können die Anlagen die oben schon auf höhere Spannungen umgeschaltete Elektrizität mit weniger Kabeldicke und unter geringeren Verlusten abtransportieren. Außerdem können die Werke die Maschinenhäuser in der Fabrik bestücken. Auf der Baustelle entfällt so der logistische Aufwand für den Einbau der Elektro-Einheit in den Turm.

Konzept sichert Datenverbleib in Europa

Um den Bedenken europäischer Politik über die Sicherheit der Datenströme gegen Zugriffe aus China vorzubeugen, hat Ming Yang ein Konzept entwickelt, das den Verbleib der Daten in Europa absichert. Ming Yang biete eine IECRE-Zertifizierung der sogenannten Cybersicherheit an, will auf Wunsch der Windparkbetreibenden mit Drittanbietern im Instandhaltungsservice zusammenarbeiten, die über genau vordefinierte Zugänge ihre von Ming Yang zertifizierten Servicetechniker an die Steuerung lassen. Aktuell bereitet das Unternehmen hierfür auch eine Kooperation mit dem britischen Unternehmen Octopus Energy vor.

Foto: Ming Yang

Foto: Ming Yang

Foto: Ming Yang

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„Integrated Gearbox“

Nordeuropa und insbesondere Deutschland ist der Zielmarkt einer 8,0-Megawattanlage für Windparks an Land mit 175 Meter Rotordurchmesser, für die Ende nächsten Jahres das Zertifikat vorliegen soll. Auch eine Schwachwindvariante mit größerem Rotor steht schon im Fahrplan.