Kitt für die Kraft

Dossier

Schrauben – Man beachtet sie kaum, aber ohne sie geht nichts. Bei der Auswahl gilt es Verschiedenes zu berücksichtigen. Für die Kosteneffizienz sollte man zudem die Logistik nicht außer Acht lassen.

30. August 2018

Bis zu elf Tonnen an Verbindungselementen werden zum Beispiel bei einer einzigen 5-MW-Windkraftanlage verbaut. Ob Gondel, Antriebsstrang, elektrische Komponenten, Rotorblätter, Türme für die Verbindung der Bauteile kommen zumeist Schrauben zum Einsatz. Und auch die kleinsten Schrauben übernehmen wichtige Aufgaben: Wenn etwa der Lüfter für den Pitchantrieb nicht richtig funktioniert, weil er nicht mehr entsprechend befestigt ist, kann der Antrieb überhitzen, und als Folge davon die Rotorblattsteuerung versagen. Die Rotorblätter übernehmen unter anderem die Hauptbremsfunktion der Anlage, diese Schraube ist somit wichtig für einen sicheren Betrieb.

Windenergieanlagen und die in ihnen verbauten Verbindungselemente sind starken Belastungen ausgesetzt durch die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Windstärke ebenso wie durch Vibrationen. Kräfte von bis zu 5 MN und Momente von bis zu 5 MNm sind abzusichern. Auch das Anzugsmoment muss gesichert werden. Die Verschraubungslösung kann zudem Einfluss auf die Ausgangsleistung haben, so Experten. Daher muss verschiedenes bei der Auswahl berücksichtigt werden.

Eigenschaften des Stahls wichtig

Aufgrund zu niedriger Vorspannung, Schlupf oder Lösen der Vorspannung von Schraubenverbindungen kann es zu Ermüdungsversagen kommen. Außerdem kann der Standort eine Rolle spielen. Windenergieanlagen in Kanada müssen mit tiefen Temperaturen unter -50 Grad Celsius klarkommen. Bei solchen Werten sind Werkstoffe zwar fester, zugleich aber auch spröder. Wenn dann die Schraube dynamisch und im ständigen Wechsel in axialer oder in Biegerichtung mit Zug belastet wird, sind unter anderem die Verformungsmöglichkeiten einer Schraube reduziert.

Kurzum: Es kann dazu führen, das die Verbindung zerstört wird. Für den Einsatz im Tieftemperaturbereich eignen sich vorzugsweise austenitische Stähle der Festigkeitsklassen 50 und 70, empfiehlt Reyher, ein Großhandelsunternehmen für Verbindungselemente und Befestigungstechnik, in einem Paper.

Auf die Verschraubungen zwischen Turm und Fundament wirken besonders starke Kräfte ein. Die Entwicklung von immer größeren Anlagen hat etwa dazu geführt, dass für den Bereich Turm extra ein Normenzusatz für Turmflanschschrauben erstellt wurde, erläutert Frank Wiese, Gruppenleiter Vertrieb Regenerative Energien.

Windenergieanlagen sind zudem auf eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt. Damit deren Verbindungselemente möglichst lange halten, »empfehlen wir Stähle mit besonderen Eigenschaften, beziehungsweise solche, die für hohe Anforderungen geeignet sind, zu verwenden«, so Wiese. »Außerdem sollten Spezifikationen für die Fertigung und Oberfläche von Verbindungselementen erstellt werden.«

Zeit ist Geld, das gilt auch in der Windenergie. Und mit dem EEG-Ausschreibungssystem treten die Kosten weiter in den Vordergrund. Für eine reibungslose Montage von Windenergieanlagen müssen Produktions- und Liefertermin genau aufeinander abgestimmt sein, so das Großhandelsunternehmen. Unter anderem biete man dafür eine voll automatisierte Lagerlogistik und Kanban-Versorgungssysteme. Um Arbeiten an Turm- oder Rotorblattbau, in Maschinenhaus oder Komponentenfertigung zu vereinfachen, macht eine Konfektionierung Sinn. Durch intelligente Setbildung und modulare Belieferung lassen sich Montage- und Bereitstellungskosten einsparen – sowohl bei Belieferung von Baustellen als auch in der Produktion, wie Reyher mitteilt. Man stelle die Verbindungselemente speziell nach Kundenwünschen, bedarfsgerecht und entsprechend der Installationsreihenfolge zusammen. mwi/hd

Erschienen in Ausgabe: 07/2018