Elektroband macht Windanlagen effizient

Windkraftanlagen bestehen zu einem großen Anteil aus Stahl. Denn Stahlwerkstoffe sind zäh genug, um Wind und Wetter zu trotzen – an Land und vor der Küste, über 25 Jahre und länger. Und sie sind energieeffizient genug, um Windkraft immer wirtschaftlicher zu nutzen.

Genau da kommen das Elektroband und seine inneren Werte ins Spiel. Der weichmagnetische Stahl bündelt und verstärkt den magnetischen Fluss im Inneren der Generatoren der Windräder. So kann die mechanische Rotationsenergie ohne große Verluste in elektrischen Strom umgewandelt werden.

„Die Leistungsfähigkeit der Generatoren und damit auch die Effizienz der gesamten Windenergieanlage hängt maßgeblich von diesen Materialeigenschaften ab“, erklärt Marco Tietz aus der Anwendungstechnik nicht kornorientiertes Elektroband bei ThyssenKrupp Steel Europe.

Das Stahlunternehmen gilt als einer der technologischen Vorreiter in Sachen Elektroband. Die weichmagnetischen Eigenschaften des Elektrobleches sind speziell für die Anwendung bei Enercon optimiert worden – Deutschlands größtem Produzent von Windenergieanlagen – und sind ein Grund für die Leistungssteigerung von Windkraftanlagen in den letzten Jahren.

Elektroband verstärkt Magnetfluss

Die inneren Kerne dieser Generatoren müssen sich über die Jahrzehnte hinweg zuverlässig magnetisieren lassen. Dabei sind sie Wind und Wetter sowie großen Temperaturunterschieden ausgesetzt. Dazu kommen noch die mechanischen Belastungen durch etwa 25 Umdrehungen pro Minute.

Um diese Belastungen möglichst gering zu halten, verzichtet man bei Enercon auf den Einsatz von wartungsintensiven und verschleißanfälligen Getrieben. Stattdessen werden die Generatoren in einer Einheit mit der Rotornabe genutzt.

Der Vorteil: weniger bewegliche Teile sorgen für längere Laufzeiten der Anlagen. Dieser Ansatz spart Geld und schont die Umwelt. Ohne Getriebe kann man auf umweltschädliche Schmieröle und den Einsatz der umstrittenen Seltenen Erden wie Neodym verzichten

Nachhaltige Generator-Produktion

In ihrer Gießerei im ostfriesischen Aurich stellt Enercon tragende Teile für seine Windräder her – Rotornaben, Maschinenträger oder Blattadapter. Jedes Teil mehrere Meter groß und tonnenschwer.Die Besonderheit: Knapp die Hälfte des verwendeten Materials ist Stahlschrott aus der eigenen Generator-Produktion. 65 Tonnen Stanzreste aus Elektroband pro Tag, gesammelt im ausgeklügelten Recyclingsystem der Enercon-Tochter STA Stanztechnologie Aurich.

Das Material ist zu 100 Prozent recycelbar – so wie jede andere Stahlsorte auch. Mit einem kleinen Unterschied: Der Stahl für Enercon wird für eine bessere Leitfähigkeit und gute Stanzbarkeit speziell legiert. Das bereitete Enercon zunächst Probleme beim Gießprozess.

„Nach anderthalb Jahren gemeinsamer Entwicklungsarbeit haben wir die Materialzusammensetzung inzwischen so weit optimiert, dass unser Elektroband nicht nur in unseren Stahlwerken, sondern auch in der Enercon eigenen Gießerei problemlos wieder eingesetzt werden kann“, erklärt Marco Tietz.

Positive Ökobilanz

Ein Balanceakt zwischen Leistungseffizienz und Wiederverwertbarkeit. Von dem gesunden Mittelweg profitiert die Umwelt. „Die Recyclingfähigkeit von Stahl wirkt sich auch positiv auf die Ökobilanz des Elektrobandes aus und verringert den CO₂ Fußabdruck“, bestätigt Anna Meincke, Umweltingenieurin im Bereich Technologie & Innovation des Stahlherstellers. Zusammen mit ihren Kollegen erstellt sie die Ökobilanzen für verschiedene Elektrobandsorten.

Neben dem Recycling werden dabei ebenso die Rohstoffgewinnung, Verarbeitung und Nutzung sowie die Lebensdauer des Materials untersucht. Die Ergebnisse sollen bei der kontinuierlichen Verbesserung der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit helfen. Mit Erfolg: Windräder mit hohem Stahlanteil sparen laut einer Studie von Boston Consulting bei der Nutzung bis zu sechsmal mehr CO₂ ein, als bei der Stahlherstellung verursacht wird.

Umweltfreundlicher Materialtransport

Für den kostengü̈nstigen, umweltfreundlichen Materialnachschub sorgt zudem die firmeneigene Enercon-Bahngesellschaft und entlastet damit den Straßenverkehr. „Gemeinsam haben wir ein erfolgreiches Logistikmodell realisiert“, sagt Thomas Sube von Steel Europe. Er ist im Bereich Sales Industry für Elektroblech und den Kunden Enercon zuständig.

Pro Jahr werden in der Generatoren-Produktion rund 50.000 Tonnen Elektroband verarbeitet. Für eine vergleichbare Menge Stahl waren früher rund 2.200 Lkw Ladungen nötig.