Langlebiger Schutz für Offshore-Windenergie
Offshore-Windenergieanlagen müssen über viele Jahre zuverlässig arbeiten, auch unter hoher mechanischer Belastung und in korrosiver Seeluft. Doch unerwünschte Elektrokorrosion kann wichtige Bauteile im Generator beschädigen und ihre Lebensdauer verkürzen. Das Projekt "LangSie" entwickelt neue Schutzmaterialien, die solche Schäden verhindern und die Windenergieanlagen langlebiger und damit nachhaltiger machen sollen.
Offshore-Windenergie leistet einen wichtigen Beitrag zu einer klimafreundlichen und unabhängigen Energieversorgung. Die Anlagen auf See sind jedoch besonders anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt. Das betrifft auch die Wälzlager in den Generatoren, die für einen zuverlässigen Betrieb der Anlagen entscheidend sind.
Eine besondere Herausforderung sind unerwünschte elektrische Ströme im Generator. Sie können sich ihren Weg durch die Wälzlager suchen, die eigentlich dafür sorgen, dass sich Bauteile möglichst reibungsarm drehen können. Fließt Strom durch ein solches Lager, kann es an den Kontaktstellen zu elektrischen Entladungen kommen, die langfristig die Metalloberflächen angreifen. Man spricht dabei von Elektrokorrosion. Schreitet sie ungehindert fort, verschleißt das Lager schneller und kann vorzeitig ausfallen.
Um solche Schäden zu verhindern, werden die Wälzlager elektrisch isoliert. Dazu erhalten bestimmte Lagerbauteile eine thermisch gespritzte Schutzschicht, die den unerwünschten Stromfluss unterbrechen soll. Die bisher dafür eingesetzten Schutzmaterialien besitzen jedoch winzige Poren, wodurch sie den hohen mechanischen Belastungen im Betrieb oft nicht ausreichend standhalten.
Längere Lebensdauer durch besseren Schutz
Genau diese kleinen Poren nimmt das Projekt “LangSie” in den Blick: Ein neuartiger Versiegler mit biogenem Anteil soll tief in die Beschichtung eindringen und ihre poröse Struktur verschließen. Das entwickelte Material soll dabei gleichermaßen vor Korrosion schützen und die notwendige elektrische Isolierung erhalten.
Die Forschenden untersuchen, wie Versiegler und Beschichtung miteinander wechselwirken, wobei die Materialien unter realitätsnahen Bedingungen getestet werden. Zusätzlich entstehen neue standardisierte Laborprüfverfahren. Mit ihnen lässt sich unter anderem untersuchen, wie die chemische Zusammensetzung und Porenstruktur die Isolationseigenschaften beeinflussen.
Ein Material mit weitreichendem Potenzial
Mit dem neuen Versiegler soll sich die Lebensdauer der Wälzlager in Offshore-Windenergieanlagen um mehr als 50 Prozent erhöhen. Das könnte nicht nur Wartungsaufwand und Kosten erheblich reduzieren, sondern auch zu mehr Nachhaltigkeit beitragen.
Die im Projekt gewonnenen Material- und Prozessdaten werden zudem strukturiert erfasst und in die Plattform “MaterialDigital” eingebunden. Langfristig können sie als Grundlage für ein digitales Modell ("digitaler Zwilling") des Versiegler-Schicht-Systems dienen. Auch über die Windenergie hinaus könnten die Erkenntnisse Anwendung finden, beispielsweise bei elektrischen Schiffsantrieben oder industriellen Antriebssystemen.