Nord-Antriebstechnik im Solarthermie-Kraftwerk

Auf halber Strecke zwischen den andalusischen Städten Sevilla und Cordoba, in einer der sonnenreichsten Regionen des Europas, erstreckt sich auf einer Fläche von 185 Hektar das Heliostatenfeld der Gemasolar-Anlage. Der Betreiber, Torresol, ein Joint Venture des spanischen Engineering-Giganten Sener Ingeniería y Sistemas mit Masdar, einem staatlichen Energieunternehmen aus Abu Dhabi, hat damit das weltweit erste kommerzielle Solarthermie-Kraftwerk mit zentralem Turm und einem Wärmespeicherungssystem auf Salzschmelzebasis errichtet. Verflüssigte Salze, die aus einem Speichertank den Turm empor gepumpt und durch die Absorberfläche geführt werden, nehmen die Wärme der konzentrierten Sonnenstrahlung auf. Passiert die Schmelze den Absorber, misst sie danach mehr als 500 Grad Celsius. Die heiße Schmelze durchdringt einen Wärmetauscher, wobei sie abkühlt und im Gegenzug Wasserdampf erzeugt, der wiederum über eine Dampfmaschine einen Generator antreibt. Der so gewonnene Strom wird ins Stromnetz eingespeist.
Das Geniale an diesem Salzschmelzkreislauf ist seine Speichermöglichkeit. Ist mehr Wärmeenergie vorhanden, als die Turbine umzuwandeln vermag, wird der Überschuss gespeichert, indem ein Teil der Salzschmelze vorm Wärmetauscher umgeleitet wird. Das in einem separaten Tank gespeicherte, heiße Medium kann zu einem späteren Zeitpunkt, wenn weniger oder gar keine Sonnenstrahlung für den Betrieb der Anlage vorliegt, in den Energiegewinnungsprozess zurückgespeist werden. Auf diese Weise kann das System bis zu 15 Stunden überbrücken und auch bei langen Bewölkungs- oder in der Nacht Strom aus gespeicherter Wärme erzeugen. Auf diese Weise ist das Solarthermie-Kraftwerk mit jährlich 6.500 produktiven Stunden weit leistungsfähiger als gewöhnliche Kraftwerke, die Strom aus wetterabhängigen erneuerbaren Energieträgern gewinnen.

Eine besondere BauformDie Konstruktion der Nordbloc.1-Getriebe kommt ohne Montageöffnungen aus. Bei gleichem Achsabstand wie bei herkömmlichen Stirnradgetrieben werden größere Lager verwendet und die Zahnräder durch die Lagerbohrungen in die einteiligen Blockgehäuse eingeführt. Die versetzt angeordneten, großen Lager fangen abtriebsseitige Radial- und Axialkräfte sehr gut auf und machen die Antriebslösungen wesentlich belastbarer. Auch die Wellen fallen größer aus als bei anderen marktüblichen Blockgehäusesystemen. Die größeren Wellenzapfen erlauben es außerdem, bei der Montage zahlreiche Kundenwünsche (etwa beim Wellendurchmesser, bei der Zapfenform und -länge usw.) zu berücksichtigen. Das durch FEM-Optimierung verringerte Gewicht der Gehäuse erleichtert die Montage und spart Energie in Anwendungen, in denen der Antrieb selbst bewegt wird. Da sie keine Montageöffnungen enthalten, benötigen die Gehäuse natürlich auch keine Gummistopfen zum Verschluss von Bohrungen. Damit sind sie nicht nur stabiler und dichter, sondern haben auch eine glatte, ebenmäßige Oberfläche.

Immer die Sonne im Blick

Im Gemasolar-Kraftwerk reflektieren 2.650 Planspiegel das Sonnenlicht auf eine Absorberfläche an dem in der Mitte der Anlage positionierten Turm. Angesichts der Größe, des Gewichts und der Form der Spiegeleinheiten sind für die zuverlässige Sonnennachführung leistungsstarke, stabile und belastbare Antriebslösungen erforderlich. Naturgemäß treten in dieser Anwendung extrem hohe Umwelttemperaturen auf. Folglich muss die verwendete Technik so ausgerüstet werden, dass sie solchen Konditionen widerstehen kann. Darüber hinaus hat jeder Heliostat eine flache Oberfläche von etwa 120 Quadratmetern, eine große Angriffsfläche für starke Winde und Stürme, die gelegentlich auftreten. Doch das einwandfreie Funktionieren der Heliostaten und des gesamten Kraftwerks ist weitestgehend garantiert. Die in dem Spiegelfeld eingesetzten Getriebemotoren haben hieran einen entscheidenden Anteil.
m Gemasolar-Kraftwerk reflektieren 2.650 Planspiegel das Sonnenlicht auf eine Absorberfläche an dem in der Mitte der Anlage positionierten Turm. Angesichts der Größe, des Gewichts und der Form der Spiegeleinheiten sind für die zuverlässige Sonnennachführung leistungsstarke, stabile und belastbare Antriebslösungen erforderlich. Naturgemäß treten in dieser Anwendung extrem hohe Umwelttemperaturen auf. In jedem der Heliostaten sorgen zwei der Getriebemotoren für präzise Bewegungen zur Sonnennachführung in zwei Achsen.
Torresols Heliostaten sind mit 5.300 Nordbloc.1-Getriebemotoren von Nord Drivesystems der Baugröße 5 ausgerüstet. In jedem der Heliostaten sorgen zwei der Getriebemotoren für präzise Bewegungen zur Sonnennachführung in zwei Achsen. Im Vergleich zur gleichen Baugröße der Vorgängergenerationen der Blockgehäuselösungen widerstehen die neuen Systeme weit größeren Belastungen. Für den Motoranbau stehen verschiedene, besonders anwenderfreundliche Montageoptionen zur Verfügung, ein preisgünstiger Motordirektanbau oder der Anbau sehr kurzer, platzsparender und leichter IEC-Adapter. Die Entlüftung ist in allen Einbaulagen gewährleistet. Die Aluminiumgehäuse bieten einen widerstandsfähigen natürlichen Korrosionsschutz, sodass in vielen Fällen auf eine Lackierung verzichtet werden kann. Die FEM-optimierten Gehäuse sind nicht nur stabiler, sondern auch deutlich leichter als die Vorgängermodelle. Das Blockgehäusedesign ermöglicht es, in Gehäuse bis Baugröße 6 größere Lager einzusetzen, wodurch die Einheiten höhere Querkräfte zulassen oder bei gleichen Bedingungen länger halten. Für noch anspruchsvollere Einsatzkonditionen als hohe Temperaturen und raue Umgebungen sind sämtliche Typen auch als ATEX-Ausführungen erhältlich.

Quintessenz

Solarthermie-Kraftwerke mit zentralem Absorberturm sind eine bedeutende Neuentwicklung im Bereich erneuerbarer Energien, die bis vor kurzem ausschließlich in Forschungsapplikationen existierte. Das zukunftsweisende spanische Gemasolar-Kraftwerk ist die erste derartige Anlage mit einer Speichermöglichkeit für das Wärmeträgermedium. Die Weiterentwicklung verdeutlicht das große Potenzial der Technologie. Bei einer Nennleistung von 19 Megawatt soll Gemasolar eine Strommenge von 110 Gigawattstunden pro Jahr produzieren – ausreichend, um 30.000 Haushalte zu versorgen und den CO2-Ausstoß um rund 40.000 Tonnen jährlich zu reduzieren. Für die genaue und zuverlässige Funktion der beweglichen Heliostaten, die in der Anlage das Sonnenlicht umlenken, ist das riesige, 2.650 Spiegel umfassende Feld mit 5.300 robusten Getriebemotoren von Nord Drivesystems ausgestattet. Die Antriebseinheiten im Aluminiumgehäuse und FEM-optimierten Nordbloc.1-Design ermöglichen hochpräzise Bewegung und sind besonders langlebig. jbi

  • Sonne ernten: Das Solarthermie-Feld Gemasolar in Andalusien erstreckt sich über eine Fläche von 185 Hektar.
  • Je zwei Getriebemotoren sorgen für die Ausrichtung der einzelnen Heliostaten.
  • Um die Spiegelanlage zu bestücken, benötigten die Betreiber tausende Antriebsmodule.
  • Getriebemotoren der Nordbloc.1-Baureihe: Durch die besondere Bauform weisen sie deutlich kräftigere Lager auf als marktübliche Alternativen.
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