Warum Zahnradpumpen Windenergieanlagen effizienter und langlebiger machen

Für uns alle keine Neuigkeit: in der Welt der erneuerbaren Energien spielen Windkraftanlagen eine tragende Rolle. Doch ihr Erfolg hängt nicht nur von Wind und Technik ab, sondern auch von unsichtbaren Helfern: leistungsfähigen Schmierölversorgungssystemen. Besonders Zahnradpumpen haben sich in Windkraftgetrieben dabei als unverzichtbare Schlüsselkomponenten bewährt.

Die sichere Schmierung der Getriebe entscheidet über Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit jeder nicht direkt angetriebenen Windenergieanlage, d. h. bei denen die Rotordrehzahl ins Schnelle übersetzt wird. Ohne funktionierende Schmierung der dafür nötigen Planeten bzw. Stirnradgetriebestufen drohen kostspielige Ausfälle und irreparable Schäden. Zahnradpumpen sind das Herz dieser Systeme und ermöglichen einen reibungslosen Betrieb, selbst unter schwierigsten Bedingungen.

Lernen aus der Vergangenheit: Rückblick auf Getriebeschäden der 1990er Jahre

Ende des vergangenen Jahrtausends kam es in den Anfangsjahren der modernen Windkrafttechnologie bei zahlreichen Windkraftanlagen zu massiven Getriebeschäden. Eine große Anzahl von Windkraftanlagen musste zurückgerufen und nach- bzw. umgerüstet werden. Die Hauptursachen: unzureichende Schmierung, Lagerfehlstellungen und dadurch ausgelöste Zahnschäden. Viele namhafte Hersteller hatten mit vergleichbaren Problemen zu kämpfen, millionenschwere Ausfälle waren die Folge.

Diese Rückschläge führten zu einer Neuausrichtung in der Schmierstofftechnik: synthetische Öle, verbesserte Filtersysteme und strengere Normen setzten neue Standards. Doch eine weitere Erkenntnis war entscheidend: Die Art der Ölversorgung muss ebenso zuverlässig sein wie das Öl selbst.

Schadensmechanismen verstehen: Warum Schmierung so entscheidend ist

Typische Schäden bei Windkraftgetrieben durch mangelhafte Schmierung sind unter anderem Mikropitting, Lagerschäden oder auch sogenannte White Etching Cracks (WEC).

Mikropitting beschreibt winzige Oberflächenschäden an den Zahnflanken, die langfristig zur Materialermüdung und zum Getriebeversagen führen. Lagerdefekte entstehen häufig durch zu dünne Schmierfilme, Fehlstellungen oder Partikelverschmutzung und führen im schlimmsten Fall zum Bruch von Zahnrädern. WECs sind wasserstoffinduzierte Risse, die mit Schmierstoffkontamination und transienten Betriebszuständen wie Start-Stopp-Belastungen zusammenhängen.

Alle diese Schäden haben eines gemeinsam: Sie entstehen durch unzureichende oder fehlerhafte Schmierung. Eine konstante, hochwertige Schmierölversorgung ist daher, ebenso wie die Filterung und Kühlung des Getriebeöls, essenziell für die Vermeidung solcher Defekte.

Zahnradpumpen: Das Herz der Schmierölversorgung Zahnradpumpen haben sich nicht nur in Windkraftgetrieben als ideale Technik für die Schmierung in der Antriebstechnik etabliert. Ihre einfache, robuste Konstruktion ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb über viele Jahre hinweg. Neben dem Transport von Getriebe- oder auch Motoröl zu Filtern und Kühlern des Ölsystems sorgen sie an kritischen Stellen von Maschinen aller Art für ausreichenden Schmieröldruck und einen kontinuierlichen Schmierfilm.

Nicht umsonst sind Zahnradpumpen die am häufigsten eingesetzte Bauart von rotierenden Verdrängerpumpen. Ihre einfache, aber wirkungsvolle Konstruktion machen sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil vieler Schmiersysteme. In Bezug auf Zuverlässigkeit, Verschleiß, Wirkungsgrad, Geräuschverhalten und nicht zuletzt Kosten bieten Zahnradpumpen häufig die beste Kombination in der Gruppe der rotierenden Verdrängerpumpen.

Eine weitere Haupteigenschaft von Zahnradpumpen ist, dass sie, im Gegensatz zu vielen anderen Pumpenprinzipien, selbstansaugend sind. Antriebsarten, Baugrößen, konstruktive Ausführung und Materialien von Zahnradpumpen können je nach Branche und Anwendung sehr unterschiedlich sein. Allen Bauarten von Zahnradpumpen ist gemein, dass das Fördermedium in den Zahnzwischenräumen eingeschlossen ist und so von der Saug- zur Druckseite transportiert wird.

Die besonderen Eigenschaften und Vorteile von Zahnradpumpen sind vielfältig:

• Robustheit: Unempfindlich gegen Temperaturschwankungen, Vibrationen und wechselnde Betriebszustände.
• Zuverlässigkeit: Durch einfache, aber bewährte Bauweise.
• Lebensdauer: Nur wenige Verschleißteile.
• Flexibilität: Mechanische oder elektrische Antriebe möglich, je nach Systemanforderung.

Darüber hinaus bieten moderne elektrisch angetriebene Zahnradpumpen über die optionale Drehzahlregelung die Möglichkeit zur bedarfsgerechten Regelung von Fördermenge und Druck – was zu höherer Energieeffizienz und geringerer Ölbelastung führt.

Besondere Herausforderungen bei der Schmierung von Windkraftgetrieben

Windkraftgetriebe sind durch ihre speziellen Umgebungs- und Betriebsbedingungen besonderen Belastungen ausgesetzt: Wechselnde Lasten durch Windböen, hohe Drehmomente, niedrige Starttemperaturen in kalten Regionen und gleichzeitig hohe Betriebstemperaturen im Betrieb. Die verwendeten Schmieröle müssen daher eine hohe thermische Stabilität und Oxidationsresistenz besitzen, bei Kälte fließfähig bleiben und gleichzeitig langlebig sein. Zahnradpumpen in diesen Systemen müssen in der Lage sein, auch hochviskose synthetische Öle sicher zu fördern, ohne dass es zu Kavitation, Ausfällen oder übermäßiger Abnutzung kommt.

Neben elektrisch angetriebenen Schmierölpumpen ermöglichen es speziell entwickelte, auf der schnellen Seite des Getriebes direkt angebaute Innenzahnradpumpen mit besonderem Umschaltmechanismus, Schmieröl zuverlässig zu fördern, wenn sich der Rotor im Trudelbetrieb befindet – also mit sehr niedriger Drehzahl oder wechselnder Rotordrehrichtung. Diese Funktionalität dieser sog. UNI-Pumpe, nämlich Öl unabhängig von der Antriebsdrehrichtung immer in die gleiche Richtung zu fördern, ist entscheidend, um auch während Standzeiten oder Notabschaltungen der Anlage auch ohne Stromversorgung die Schmierung des Getriebes sicherzustellen. Neben ihrer kompakten Bauweise zeichnen sich UNI-Pumpen dadurch aus, dass der Umschaltmechanismus praktisch ohne Verschleißteile auskommt und sie daher sehr langlebig sind.

Technologische Fortschritte: Von der Theorie in die Praxis

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden große Fortschritte in der Schmierung von Windkraftanlagen erzielt. Die Auswahl und Formulierung von Schmierölen konnte wesentlich verbessert werden, nicht zuletzt durch umfangreiche Feldtests und Entwicklung entsprechender Normen.

Für die Praxis bedeutet das, dass heute bevorzugt hochadditivierte synthetische Öle, moderne Inline- und Offline-Filtrationssysteme und leistungsfähige Ölüberwachungstechnologien zum Einsatz kommen. Zahnradpumpen spielen dabei eine Schlüsselrolle, da sie mit den Anforderungen dieser hochentwickelten Systeme Schritt halten und eine gleichbleibend zuverlässige Schmierölversorgung gewährleisten.

Wartung und Service: Der Schlüssel zu Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit

Auch die beste Schmierung ist nur so gut wie ihre Wartung. Eine regelmäßige Kontrolle des Ölzustands, der Partikelbelastung und der Funktion aller Pumpen und Filter ist unerlässlich, um die  Lebensdauer der Windkraftanlage zu maximieren. Durch sinnvoll definierte Wartungsintervalle und gezielte Serviceeinsätze lassen sich Ausfälle vermeiden und die Effizienz der Anlage steigern. Auch das Retrofit älterer Ölsysteme bestehender Windkraftanlagen kann sich innerhalb kurzer Zeit auszahlen. Auch wenn moderne Schmierölversorgungssysteme so ausgelegt sind, dass sie möglichst wartungsarm sind, bleibt dennoch die regelmäßige Kontrolle entscheidend – auch im Sinne der Nachhaltigkeit. Denn durch eine verlängerte Lebensdauer von Getriebe und Öl können Ressourcen geschont und Betriebskosten gesenkt werden.

Fazit: Zahnradpumpen sind als Baustein für sichere Windenergie unverzichtbar

Die neuere Geschichte der Windkraft hat gezeigt: Eine zuverlässige Schmierung ist der Schlüssel zur Betriebssicherheit und Effizienz von Getrieben in Windkraftanlagen. Zahnradpumpen haben sich dabei als die beste Wahl für die Schmierölversorgung etabliert. Ihre Robustheit, Vielseitigkeit und Langlebigkeit machen sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Getriebeschmiersysteme.

In einer Zukunft, die zunehmend auf erneuerbare Energien setzt, werden Zahnradpumpen nicht nur in Windkraftanlagen, sondern auch in vielen anderen Anwendungen und den unterschiedlichsten Feldern der Energietransformation eine tragende Rolle spielen. Ihre Fähigkeit, auch unter extremen Bedingungen zuverlässig zu arbeiten, macht sie heute und morgen zu einer der solidesten Lösungen nicht nur für Betreiber von Windkraftanlagen weltweit.

Dieser Beitrag ist aus dem BWE-BetreiberBrief 3-2025. Jetzt unter betreiberbrief.de registrieren und künftig alle aktuellen Ausgaben kostenfrei per Mail erhalten!

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