SWEP Wärmetauscher in Windkraftanlagen
Die Windkraft ist eine der am stärksten boomenden Branchen unter den erneuerbaren Energien und überzeugt durch ihre gute Wirtschaftlichkeit
Weltweit sind bereits Windräder mit einer Gesamtkapazität von 480.000 MW (Stand 2016) installiert und Experten schätzen, dass in der Zukunft bis zu 10 % des weltweiten Energiebedarfs durch Windenergie abgedeckt werden kann.
Hierbei bietet sich der Einsatz der robusten und effizienten SWEP Wärmeübertrager an – nicht direkt bei der Energieerzeugung, sondern zur Kühlung des Öls, das für Getriebe und Hydraulik der Windkraftanlagen eingesetzt wird.
Die Herausforderung
Das Übersetzungsgetriebe hinter dem Rotor dient der Erhöhung der Drehzahlund überträgt die mechanische Kraft auf den Generator. Das Getriebeöl erwärmt sich durch die Reibungsverluste im Getriebe und muss ab einem gewissen Punkt gekühlt werden, um einer vorzeitigen Alterung des Öls vorzubeugen und das Getriebe weiter schützen zu können. In einem Einkreis-System wird das Öl gekühlt, indem es durch große Luftkühler gepumpt wird. Jedoch ist hierzu eine große, umfangreiche Pump- und Luftkühlanlage erforderlich, dessen Teile weder effizient noch anwenderfreundlich sind, insbesondere wenn sich das Windrad – wie so häufig – an einem exponierten oder weit entfernen Standort befindet.
Die Lösung
Die Kühlleistung kann mit einem Tauscher von SWEP (z. B. einem B57) kosteneffizient und mit geringerem Platzbedarf verbessert werden. Die SWEP-Lösung ersetzt den einzelnen großen Ölzyklus mit zwei kleineren Zyklen – einen für das Öl und einen für Ethylenglykol – woraus sich mehrere Vorteile ergeben.
Grundsätzlich verbessert sich die Wärmeübertragung des Öls durch die hochturbulenten Ströme im gelöteten Plattenwärmetauscher. Darüber hinaus sind die für die zweisystemige Lösung benötigten Pumpen und die Luftkühler kleiner und in Anschaffung und Betrieb kostengünstiger.
Grund dafür ist, dass Ethylenglykol bessere Wärmeübertragungseigenschaften als das Getriebeöl besitzt und damit der Luftkühler kleiner dimensioniert werden kann.
Systembeschreibung
Während des Betriebs erhöht sich durch die Reibungsverluste die Temperatur des Getriebeöls. Sie muss fortlaufend reduziert werden, damit eine ausreichende Schmierung des Getriebes gewährleistet werden kann. Das Öl wird durch den SWEP Tauscher gepumpt, wo es durch eine Glykol-Wasser-Lösung gekühlt wird.
Die Glykol-Wasser-Lösung wird wiederum durch eine relativ kleine Kühl-Spule gekühlt, die mit Lamellen ausgestattet ist, die eine große Oberfläche für die Luftkühlung bieten.
Vorteile
Bei dieser Lösung bieten die BPHEs von SWEP:
- Hohe Effizienz selbst bei niedrigen Volumenströmen
- Einsparungen bei Anschaffung und Betrieb der Pumpen und Kühler
- Robuste und zugleich einfache Bauweise für minimalen Wartungsaufwand
- Kompakte Bauweise mit geringerem Platzbedarf
