Wissenschaftler entwickeln neuen Ringgenerator für Windenergieanlagen

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Der Kassler Generator wird mit Permanentmagneten arbeiten

Die Forscher haben dieses Prinzip für ihren Generator umgekehrt. Denn ein Generator funktioniert im Prinzip genauso wie ein Elektromotor, nur dass er kinetische Energie in Strom umwandelt. Der Kasseler Generator wird ebenfalls mit Permanentmagneten arbeiten. Er benötigt also im Gegensatz zu den üblicherweise in den Gondeln der Windkraftanlagen eingesetzten Elektromagneten keinen Strom, um arbeiten zu können. Elektrisch angeregte Magnete brauchen außerdem viel mehr Platz, denn sie verfügen über deutlich mehr Masse als Permanentmagnete.

Der Generator wird aus ringförmig angeordneten Segmenten bestehen, die sowohl die Magnete als auch die Wicklungen, den so genannten Stator, enthalten, die den Strom transportieren. Die Segmente können später im Rahmen der Wartung einzeln ausgetauscht werden. So muss bei einem Fehler nicht der ganze Generator ausgebaut und überholt werden. Ohnehin seien die Permanentmagnete gegenüber Elektromagneten viel unempfindlicher gegenüber Umwelteinflüssen, sagt Heier, der schon die erste große deutsche Windkraftanlage Growian mit entwickelt hat.

Messungen sollen die Machbarkeit des Konzepts belegen

Im Labor des Fachgebiets analysiert die Doktorandin Katharina Messoll anhand von Messungen momentan, ob das theoretische Modell in der Praxis funktioniert. Die Firma Krämer Energietechnik aus Zierenberg, die nach der Aufgabe der Produktion des Transrapid in Kassel durch ThyssenKrupp die Ersatzteile für die Magnetschwebebahn herstellt, hat für die Wissenschaftler Segmente des geplanten Generators gebaut.

Die Magnete sind schräg angeordnet und die Zwischenräume mit geklebten Schichten aus lasergeschnittenen Blechen ausgefüllt. Diese Anordnung soll dafür sorgen, dass das Magnetfeld stark konzentriert wird und der Generator eine möglichst hohe Energiedichte aufweist. Ziel der Messungen Messolls ist es, die Machbarkeit des Generatorkonzepts nachzuweisen, die Energieverluste des Generators zu minimieren und seinen Wirkungsgrad zu erhöhen.

Um die Erfolg versprechende Forschung zu vertiefen, wird die Laufzeit des 2009 gestarteten Projekts bis Ende März 2012 verlängert. „Danach wollen wir den nächsten Schritt gehen“, so Heier. Das bedeute, dass er eine Demonstrationsanlage mit einer Leistung von 100 bis 200 kW bauen will. Zwar werde der Magnetringgenerator wegen der kostspieligen Permanentmagnete teurer als die heute üblichen Anlagen sein. „Doch diese Mehrkosten werden sich durch enorme Gewichteinsparungen und höhere Energieerträge in fünf bis sechs Jahren amortisieren“, schätzt Heier.

Das Magnetring-Forschungsprojekt unterstreicht die Kompetenz der Uni Kassel in vielen Bereichen der regenerativen Energietechnik.

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