Eine Kernkompetenz von Ruag Technology (RT) in Altdorf UR ist die präzise Bearbeitung von grossen Bauteilen. Sieben integral vernetzte Bearbeitungszentren sind in der Lage, rund um die Uhr komplexe Teile aus Guss- oder Stahl- und Aluminium-Blockmaterial herzustellen. Auf der Grundlage dieses Dienstleistungsangebots kam das Unternehmen im Jahr 2003 mit der Windkrafttechnologie in Kontakt. Bestellt wurden damals Getriebegehäuse, die - platziert in den Gondeln von Windkraftanlagen - höchste Anforderungen erfüllen müssen. Grosse Kräfte und starke Drehmomentschwankungen, raues Klima, die Forderung nach ausserordentlicher Betriebszuverlässigkeit und der grundsätzliche Wunsch nach möglichst leichter Bauweise waren die Vorgaben, welche - auch von der Fertigung unterstützt - erfüllt werden mussten.

Ergänzung zu Luftfahrt und Rüstung

Das Thema Windenergie fiel bei der RT auf fruchtbaren Boden. Bauelemente für gross dimensionierte Turbinen und Antriebstechnik waren der Firma vertraut, der weltweite Aufschwung dieser Energietechnologie war für den zunehmend exportorientierten Unternehmensbereich ein vielversprechendes Tätigkeitsgebiet. Mit Entwicklungsunterstützung, Prototypenherstellung und der gezielten Marktpräsenz will das Unternehmen heute einen Beitrag zu dieser Form der Energieerzeugung leisten.

Ralph Eller, General Manager Windenergie, blickt zurück: «Es begann zwar mit einem Getriebegehäuse einer konventionellen Antriebskonfiguration. Rasch erkannten aber unsere Entwicklungs- und Werkstoffspezialisten das Potenzial für alternative Bauformen dieses zentralen Bauelements einer Windkraftanlage. So entstand ein neues Gondelkonzept mit einer Gusskonstruktion, in welcher ein zweistufiges Planetengetriebe eingebaut und ein Generator direkt angeschlossen werden. Dieses Konzept ist kleiner, kompakter und leichter als die heute verwendete Technik.»

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Die dafür erforderliche Bearbeitungstechnik steht im Hause RT zur Verfügung. Die modernen 5-Achsen-CNC-Maschinen sind in der Lage, Teile mit einem Durchmesser oder einer Kantenlänge von bis zu 4,5 Metern und 25 Tonnen Gewicht zu bearbeiten, und stehen in einer klimatisierten Halle, welche mit konstanten 20 Grad Celsius (± 1 Grad) und kontrollierter Luftfeuchtigkeit ideale Voraussetzungen für Präzision bietet.

Die berechneten Konstruktionsdaten werden mit CAD/CAM-Systemen direkt auf die Bearbeitungszentren transferiert, wo ein Handlingsystem selbst die grössten Teile automatisch einführt. Zugleich bedient ein Industrieroboter die Maschinen mit den entsprechend programmierten Werkzeugen fürs Fräsen, Bohren, Drehen und so weiter. Zwei Prototypen des neuen Antriebskonzepts für Windkraftanlagen wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden erstellt. Der eine ist bei einer Anlage in der Nähe von Bremerhaven (D) im Einsatz, der andere wurde für Testzwecke im Werk Altdorf belassen. Ausgelegt wurden diese beiden Prototypen für einen 1,25-Megawatt-Antrieb.

Auf dieser Basis begann inzwischen die Entwicklung eines 3-Megawatt-Modells von Ruag. Optimierte Gestaltung der Gusskonstruktion, robuste Getriebeauslegung und eine kurze Verbindungswelle zwischen Rotor, Getriebe und Generator sind besondere Vorzüge. Die auftretenden Windkräfte können besser absorbiert, die nötigen Lagerungen vereinfacht werden. Ebenfalls in Planung sind geeignete Konzepte zum Handling dieser Anlagenteile von der Bearbeitung über die Montage bis zum Transport zum Anlagenstandort. Diese Neuentwicklung ist in erster Linie nicht für den allgemeinen Einsatz vorgesehen, sondern für Standorte mit besonders hohen Anforderungen durch Klima, Zugänglichkeit und Leistungserwartungen, also insbesondere für abgelegene Windparks.

Das zentrale Verbindungselement zwischen Turm und Rotor einer Windkraftanlage wird mit dieser Entwicklung von Ruag als kompakte Einheit gebaut. Für den exakten Einbau der Planetengetriebe in das bearbeitete Gussgehäuse steht eine Vorrichtung mit waagrechter Positionierung zur Verfügung, der Teststand hingegen weist die bei realen Windkraftanlagen leicht geneigte Lage auf.

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Umfassende Entwicklungskompetenzen

«Mit einem 1:1-Modell dieser 3-Megawatt-Antriebskonzeption werden wir auf die Suche nach Kooperationspartnern aus der Windbranche gehen», meint Eller. «Aufgrund der von Grund auf andersartigen, wesentlich vorteilhafteren Gestaltung können sowohl der Turm als auch die Gondelform angepasst werden.» RT zeichnet sich aber nicht nur durch Bearbeitungskompetenz für grosse Gussteile aus, sondern ist mit dem Windkanal am Standort Emmen LU auch in der Lage, aerodynamische Entwicklungsarbeiten gezielt zu unterstützen.

«Unsere Vision sieht ein Komplettangebot und einen konsequenten Einstieg in die zukunftsweisende Windenergietechnik vor. Die Entwicklung ist noch lange nicht zu Ende. Wir erwarten weiterhin eine grosse Nachfrage nach Anlagen mit leistungsstarken und robusten Getrieben und kostengünstigen Generatoren. Dass bei unserem Einstieg in die 3-Megawatt-Klasse auch eine Unterstützungsanfrage beim Bundesamt für Energie (BFE) erwogen wird, ist verständlich, denn noch sind wichtige Entwicklungs- und Simulationsarbeiten und die Bestätigung durch Pilot- und Demonstrationsprojekte essenzielle Bestandteile des Marktzugangs», erläutert Eller.

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