Významný mezník ve vývoji větrných elektráren

Společnost Schaeffler uvedla do provozu zkušební stolici „Astraios“ k testování velkých ložisek. Po necelých dvou letech práce na vývoji a realizaci uvedla společnost Schaeffler dne 23. 11. 2011 ve svém závodě ve Schweinfurtu oficiálně do provozu nejmodernější, největší a nejvýkonnější zkušební stolici k testování velkorozměrových ložisek na světě. Na této zkušební stolici lze s využitím komplexního simulačního programu v realistických podmínkách testovat velká ložiska o hmotnosti až 15 tun a s vnějším průměrem 3,5 metru, která se používají zejména ve větrných elektrárnách. Jedná se o významný příspěvek společnosti Schaeffler k úsilí o snížení časové náročnosti a zvýšení spolehlivosti navrhování větrných elektráren, a to při zajištění vyšší nákladové efektivity a bezpečnosti těchto zařízení pro zákazníky. Zhruba sedm milionů eur, které společnost Schaeffler na tuto zkušební stolici vynaložila, představuje významnou investici do dalšího vývoje v oblasti obnovitelných zdrojů energie i do vývojového podniku ve Schweinfurtu. Nová zkušební stolice bude v prvé řadě sloužit k testování uložení rotorů větrných elektráren o výkonu mnoha MW, přičemž umožní ještě lépe porozumět tomuto komplexnímu systému, faktorům ovlivňujícím zařízení a vzájemným souvislostem, jež se objevují v hnacím ústrojí větrných elektráren. Díky tomu bude možné vyrábět ložiska, která se budou vyznačovat nižším třením a vyšší konstrukční bezpečností. Na základě provedených testů bude kromě toho možné upřesnit pokyny a doporučení ohledně provozu a údržby samotného zařízení, stejně jako optimalizovat okolní konstrukce. Zkušební stolice se jmenuje „Astraios“ po jednom z Titánů v řecké mytologii, který byl otcem bohů větru. FIRMA SCHAEFFLER JE NEJLÉPE PŘIPRAVENÁ NA PŘÍLEŽITOSTI SOUVISEJÍCÍ S NADCHÁZEJÍCÍM OBRATEM V ENERGETICE Pro Marii-Elisabeth Schaeffler, obchodní společnici skupiny Schaeffler Group, je tato zkušební stolice symbolem náročných úkolů, které jsou před námi, stejně jako klíčových hodnot firmy: silného inovačního potenciálu, průkopnického ducha, vysoké výkonnosti i důrazu na kvalitu a loajalitu vůči místu podnikání. Ve své uvítací řeči zdůraznila příležitosti, které ze změny energetické politiky vyplývají právě v oblasti konstrukce strojních zařízení a výstavby investičních celků. „Tato zkušební stolice k testování velkých ložisek je konzistentním krokem společnosti Schaeffler směrem k jejímu dalšímu posílení ve strategické oblasti rozvoje, jakou představují obnovitelné zdroje energie,“ vysvětlila Maria-Elisabeth Schaeffler. Dr. Anja Weisgerber, poslankyně Evropského parlamentu a členka Komise pro životní prostředí Evropského parlamentu, vyzdvihla přední postavení společnosti Schaeffler v oblasti technologie větrných elektráren a dále poděkovala jménem schweinfurtského primátora Sebastiana Remelé i přítomných členů městské rady za investice do vývojového závodu ve Schweinfurtu. Za klíčové úkoly politické reprezentace označila zvýšenou podporu výzkumu a vývoje v oblasti obnovitelných zdrojů energie a technologií umožňujících uchovávání energie, stejně jako budování síťové infrastruktury, která bude přesahovat hranice země. Nutnost rychlého rozšíření mezinárodní sítě zdůraznil také Heiko Roß, technický ředitel společnosti Windreich AG. Tato firma se zabývá projektováním, výstavbou, financováním a provozem větrných elektráren a vybudovala již více než 1000 pozemních větrných elektráren. Oblastí s největším růstovým potenciálem je část Severního moře u německého pobřeží. „A právě tato technologie vyžaduje absolutně spolehlivou techniku,“ vysvětluje Heiko Roß. „Nová zkušební stolice společnosti Schaeffler vytváří předpoklady pro dosažení tohoto cíle.“ Podle Dr. Jürgena M. Geißingera, předsedy představenstva společnosti Schaeffler AG, je podnik díky svým inovativním produktům i technologiím a vydobyté pozici na rostoucích trzích optimálně připraven, aby úspěšně čelil globálním výzvám v oblasti obnovitelných zdrojů energie. „Kromě větrné energie se také zvyšuje význam solární energie, stejně jako energie získávané z mořských vln a přílivu. A naše řešení mají podstatný podíl na tom, aby byly tyto nové technologie spolehlivé a efektivní z hlediska nákladů,“ dodává Dr. Geißinger. KONSTRUKCE A PRINCIP FUNGOVÁNÍ ZKUŠEBNÍ STOLICE Tato zkušební stolice umožňuje například realistickou simulaci statických a dynamických sil i momentů, které působí na ložiska rotoru a otočová ložiska. Testovat lze veškeré koncepce uložení rotorů větrných elektráren až do výkonu 6 MW. Funkční zkoušky poskytují informace o kinematice, teplotě valivých ložisek a také o průběhu tření, namáhání a probíhajících deformacích. Potřebné údaje snímá více než 300 senzorů, umístěných vně i uvnitř ložisek. Nejdůležitější součástí zkušební stolice je zatěžovací rám. Na něm je upevněna čtveřice hydraulicky poháněných radiálních válců a čtveřice axiálních válců. Tyto válce vytvářejí reálné zatížení a momenty, které působí na větrnou elektrárnu. Radiální válce přitom simulují vliv hmotnosti rotorové hlavice s listy, zatímco axiální válce napodobují zatížení větrem. U velkých elektráren může hmotnost rotoru s hlavicí výrazně překročit hodnotu 100 tun. Tato hmotnost působí na ložisko a vytváří takzvané radiální zatížení, stejně jako statický klopný moment. Čtyři radiální válce jsou proto dimenzovány odpovídajícím způsobem. Každý válec může vyvinout sílu až 1 MN, což odpovídá zatížení hmotností 100 tun. Ještě větší silou pak disponují axiální válce. Za účelem simulace statického axiálního zatížení a dynamického klopného i natáčivého momentu může každý z nich vyvinout sílu až 1,5 MN. Toto kývání a natáčení je porovnatelné se zvedáním a klesáním, resp. natáčením hlavice rotoru. Prostřednictvím hnacího ústrojí s planetovou převodovkou lze simulovat různé rychlosti větru. Rychlost otáčení se obvykle pohybuje v rozmezí 4 až 20 otáček za minutu, může však dosáhnout i podstatně vyšších hodnot. Připojení gondoly větrné elektrárny je zajištěno prostřednictvím napínacího rámu. Jak je známo, vítr vane jen zřídkakdy konstantní silou a stejným směrem. Mnohem častěji působí na větrnou elektrárnu s různou intenzitou a z různých stran. V závislosti na poloze otáčejících se listů rotoru tak na jeho hlavici působí různé momenty. Pokud se například vítr opírá do listů rotoru ze spodní strany, vytváří tím takzvaný dynamický klopný moment. Když se vítr stáčí a fouká silněji ze strany, přidá se k tomu ještě takzvaný dynamický natáčivý moment. Ze všech těchto skutečností je patrné, že větrné elektrárny pracují kvůli stále se měnícímu vlivu větru v extrémně složitých podmínkách. Jedná se o vpravdě herkulovský úkol nejen pro samotnou zkušební stolici a osm hydraulických válců, jež společně simulují všechna reálná zatížení a momenty, ale i pro systém SARA, který automaticky ovládá komplexní měřicí, regulační a řídicí procesy. SARA je zkratka slovního spojení „Schaeffler Automation System for Research & Development Applications“ (Automatizační systém firmy Schaeffler pro výzkumné a vývojové aplikace). Systém SARA generuje požadované hodnoty, které odpovídají zatížení větrem, ovládá vysoce dynamické servoválce, řídí a reguluje všechny agregáty, zajišťuje měření a ukládání veškerých dat, stejně jako telemetrickou techniku měření ložisek, vizualizuje všechny cílové, aktuální a mezní hodnoty, vyhodnocuje naměřené údaje a vytváří protokoly.