NORDEX N43. Technische Beschreibung NORDEX Energy GmbH Technische Änderungen vorbehalten. Alle Rechte vorbehalten.

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2 Inhaltsverzeichnis 1 Technische Konzeption Rotor Hauptwelle Getriebe Generator Kühlung und Filtration Bremssystem Hydraulisches System Gondel Windnachführung Turm und Fundament Steuerung Blitzschutz Kaltklima- und Heißklima-Version Zusätzliche Hinweise Technische Konzeption Die NORDEX N43 ist eine Windenergieanlage mit 43 m Rotordurchmesser und einer Nennleistung von 600 kw. Der Rotor ist ein 3-Blatt-Rotor, der luv-seitig angeordnet ist. Die Windnachführung erfolgt aktiv. Durch ihre kompakte Bauweise und ihr Preis-Leistungs-Verhältnis ist sie besonders für internationale Projekte eine attraktive Anlage. Alle technischen Daten in diesem Dokument sind sowohl für die 50- und 60-Hz-Maschine als auch für die verschiedenen Klimaversionen gültig. NORDEX ist gemäß ISO 9001 zertifiziert. Das Qualitäts-Management-System und somit auch die Produktionsprozesse erfüllen die Anforderungen gemäß ISO NORDEX arbeitet bei allen Hauptkomponenten mit mehreren qualifizierten Zulieferern zusammen. Informationen über die verfügbaren Zertifikate sind im Dokument Zertifikate zu finden. Übersicht NORDEX N43 1 Rotornabe 5 Getriebe 9 Windfahne 13 Azimutlager 2 Spinner 6 Gondelauskleidung 10 Anemometer 14 Hauptwelle 3 Extender & Blatt 7 Kardanwelle 11 Grundrahmen 15 Hauptlager 4 Azimutgetriebe 8 Generator 12 Gondeldach 16 Scheibenbremse N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8

3 Allgemeine Daten Leistungsregelung Nennleistung Startwind Nennleistung bei Windgeschwindigkeit Stoppwind Rechnerische Lebensdauer 3-Blattrotor mit horizontaler Achse, Luv-Läufer Stall 600 kw/125 kw 3-4 m/s, Bereitschaft ab 2,5 m/s 15 m/s 25 m/s 20 Jahre Klimatische Entwurfsdaten Gondel und Rotor zertifiziert nach GL 1 Betrieb bei Umgebungstemperatur C Weitere Informationen zur Kaltklima- und Heißklima-Version finden Sie in Kapitel Rotor Die NORDEX N43 ist eine stall-geregelte Windenergieanlage, d. h. die Leistungsbegrenzung erfolgt durch Strömungsabriss. Die Rotorblätter sind aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Die Blattspitzen lassen sich in axialer Richtung am Rotorblatt um 85 Grad drehen und wirken in dieser Position als aerodynamische Bremse. In der Blattspitze befindet sich ein Blitzschutzsystem mit einer Fangelektrode, die den Blitz zur Nabe hin ableitet. Rotordaten Rotordurchmesser 43 m überstrichene Fläche m 2 max. Blattspitzengeschwindigkeit 61,2 m/s Leistung/Fläche 413 W/m 2 Umdrehungszahl 27,2 min 1 /18,1 min 1 Neigungswinkel der Rotorwelle 4 Konuswinkel der Flügel 0 Gesamtgewicht mit Blättern und Nabe ca. 15,4 t Rotornabe Kugelgraphitguss EN-GJS LT (GGG 40.3) Gewicht ca. 4,2 t Rotorblätter GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) Gesamtlänge 19,1 m Blattspitzenlänge 2,7 m Verwindung 20 Gewicht Blatt ca. 1,96 t Gewicht pro Extender ca. 1,3 t 3 Hauptwelle Die Hauptwelle ist aus hochwertigem Vergütungsstahl geschmiedet und durch zwei robuste Pendelrollenlager gelagert. Sämtliche Aufnahmen der Lager für Hauptwelle und Getriebe sind aus Kugelgraphitguss hergestellt, der eine hohe Festigkeit aufweist, schwingungsdämpfend wirkt und gleichzeitig die Geräuschemission der gesamten Maschine verringert. N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8

4 Hauptwelle 42 CrMo4V Gewicht ca. 1,8 t Lager Pendelrollenlager Lagerrohr Kugelgraphitguss EN-GJS LT (GGG 40.3) 4 Getriebe Das Getriebe ist in dreistufiger Bauweise ausgeführt: eine Planetenstufe und zwei nachgelagerte Stirnradstufen. Die Planetenstufe ermöglicht eine kompakte Bauweise, in der die hohen Momente vom Rotor mit großem Übersetzungsverhältnis übertragen werden. Durch die Schrägverzahnung aller Getriebestufen ist das Getriebe sehr geräuscharm. Das Getriebe ist mit einem externen Ölkühler ausgeführt, um auch bei hohen Außentemperaturen die optimale Betriebstemperatur halten zu können. Über 2 Gummilager (Ultrabuchsen) ist das Getriebe am Bodenrahmen aufgehängt. Dadurch wird eine mechanische Entkopplung und damit eine Verminderung der Geräuschemissionen erreicht, gleichzeitig werden die Torsionsspitzen vermindert. Getriebe 3-stufiges Planeten-Stirnradgetriebe Nennleistung 645 kw Übersetzungsverhältnis 50 Hz 60 Hz 1 : 55,39 1 : 66.6 (Winergy); 1 : 66.7 (Advance) Schmierung Tauchschmierung Ölmenge 85 l Öltyp VG 320 Ölwechsel halbjährliche Kontrolle, Wechsel nach Bedarf Hauptlager Zylinderrollenlager Gewicht (mit Öl) ca. 4,1 t 5 Generator Beim Generator handelt es sich um eine polumschaltbare 4/6-polige Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer. Bei schwachem Wind wird der Generator mit der 6-poligen 125-kW-Wicklung, bei starkem Wind mit der 4-poligen 600-kW-Wicklung betrieben. Über eine Kardanwelle, die Drehmomentschwankungen aufnehmen kann, ist der Generator mit dem Getriebe verbunden. Um auch bei hoher Leistungsabgabe einen problemlosen Betrieb zu gewährleisten, wird der Generator durch einen Ventilator mit Außenluft gekühlt. Durch die stabile Gummilagerung des Generators zum Bodenrahmen wird die Übertragung von Maschinengeräuschen vermindert. Generator 600 kw (G1) 125 kw (G2) Schutzart IP 54 IP 54 Nennleistung kw Nennspannung V Frequenz Hz 50/60 50/60 Drehzahl min / /1 214 Pole 4 6 Gewicht t ca. 3,4 ca. 3,4 N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8

5 6 Kühlung und Filtration Getriebe und Generator der N43 haben voneinander unabhängig aktive Kühlsysteme. Beide Systeme sind so ausgelegt, dass sich auch bei hohen Außentemperaturen optimale Betriebstemperaturen einstellen. Getriebekühlung: Die Hauptkomponenten der Getriebeölkühlung sind eine Umpump-Filtereinheit und ein Öl-Luft-Kühler. Die Umpump-Filtereinheit fördert das warme Getriebeöl durch einen 10µm Filter in den Öl-Luft-Kühler. Ein Gebläse zieht kalte Luft von außen durch den Kühler und kühlt das erwärmte Getriebeöl ab. Das stark abgekühlte Öl wird über ein im Getriebe liegendes Rohrsystem an die thermisch hochbelasteten Bauteile gefördert. Der Feinfilter hat die Aufgabe, Feststoffe aus dem Getriebeöl zu entfernen. Optional und gegen Aufpreis kann eine zusätzliche Nebenstromfiltration installiert werden. Generatorkühlung: Die Kühlung des Generators erfolgt direkt durch ein Gebläse. Über das Gebläse wird Frischluft angesaugt und auf den Generator geblasen. Die erwärmte Luft wird über Öffnungen in der Haube der Gondel an die Umgebung abgegeben. Die Temperaturüberwachung einzelner Getriebelager, des Getriebeöls, der Generatorwicklungen und der Generatorlagerung erfolgt kontinuierlich und teilweise redundant durch die Steuerung. Prinzipdarstellung: Gearbox Getriebe Pump-transfer filtration unit Umpump-Filtereinheit Fresh air Frischluft Oil/air cooler Öl-Luft-Kühler Fresh air Frischluft Generator Fan Ventilator N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8

6 7 Bremssystem Die Hauptbetriebsbremse der NORDEX N43 ist die aerodynamische Blattspitzenbremse. Die Sekundärbremse ist eine Scheibenbremse, die sich auf der schnellen Welle befindet. Beide Systeme können unabhängig voneinander aus jeder Betriebssituation die Windenergieanlage in einen sicheren Zustand bringen. Beide Bremssysteme sind fail-safe, d. h., bei Ausfall von Komponenten, Systemen oder der Energieversorgung ist die Bremsung der Anlage auf jeden Fall gewährleistet. Aerodynamische Bremse: Die Zentrifugalkraft bewirkt die Verdrehung der Blattspitzen in die Bremsposition. Scheibenbremse: Bei Energie- oder Systemausfall wird die Bremse automatisch durch ein Federpaket betätigt. Bei einer normalen Bremsung werden durch Druckminderung im hydraulischen System der Blätter die Blattspitzen in die Bremsposition verdreht. Wenn die Rotordrehzahl sich auf etwa 5,4 U/min verringert hat, greift die Scheibenbremse und bringt die Maschine zum Stillstand. Durch die Steuerung des Bremsdruckverlaufes wird eine schlagartige Festbremsung verhindert. Dies ermöglicht eine sanfte Bremsung ohne Lastspitzen. Nur bei einer Notbremsung werden beide Bremssysteme gleichzeitig aktiviert. Aerodynamische Bremse Betätigung Aktivierung Aktivierungsbedingungen Um 85 drehbare Blattspitzen Fliehkraft und Ausrückfeder Druckminderung in der Hydraulik Steuerung, Überdrehzahl, Not-Aus Mechanische Bremse Scheibenbremse Anordnung Auf der schnellen Welle Scheibendurchmesser 700 mm Anzahl Bremskaliber 1 der Bremsbeläge Sintermetall 8 Hydraulisches System Hydraulisches System Hydrauliköl VG 32 Ölmenge 60 l Nennleistung der Hydraulikpumpen 1,5 kw (Bremsen), 5,5 kw (Azimutgetriebe) Thermischer Schutz Integrierte PT Gondel Die Gondel besteht aus einem geschweißten Bodenrahmen und den beiden Kabinendeckeln. Die Kabinendeckel sind aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Das Dach der Gondel wird elektrisch geöffnet. Gondel des Bodenrahmens der Kabinendeckel Geschweißte Stahlkonstruktion Stahl S235 J2G3 und S355 J2G3 Schalenkonstruktion glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8

7 10 Windnachführung Die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit werden oberhalb der Gondelkabine mit einem Windgeber kontinuierlich gemessen. Bei Überschreitung der zulässigen Abweichung von der vorherrschenden Windrichtung wird die Gondel aktiv nachgeführt. Zwischen Gondel und Turm befindet sich der kugelgelagerte Drehkranz. Die aktive Nachführung der Gondel wird durch 2 hydraulische Antriebe gewährleistet, die über ein Ritzel in die Innenverzahnung des Drehkranzes eingreifen. In den Antrieben ist eine federbetätigte Bremse integriert. Am Drehkranz befindet sich zusätzlich eine Scheibenbremse mit 4 hydraulischen Bremskalibern. Während des Nachführens werden sie nur teilweise gelöst, um eine pendelfreie Nachführung zu erreichen. Sonst wird die Gondel durch die Scheibenbremse und durch die in den Antrieben integrierten Bremsen sicher in ihrer Position gehalten. Azimutlagerung Art Gewicht Kugellagerung 42 CrMo4 ca. 0,85 t Azimutantriebe Motor Hydraulikmotor Anzahl der Antriebe 2 Schmierung Öl Nachführungsgeschwindigkeit 0,84 /s Azimutbremse Hydraulische Scheibenbremse Bremsbeläge Sintermetall Anzahl der Bremskaliber 4 11 Turm und Fundament Die NORDEX N43 wird auf einem Stahlrohrmast für die Nabenhöhen 40 oder 50 m errichtet. Die Aufstiegsleiter und das Sicherheitsseil, Ruhe- und Arbeitsplattformen befinden sich innerhalb des Turmes. Der Korrosionsschutz wird durch eine Sandstrahlung und durch eine Epoxidharz-Beschichtung der Oberfläche gemäß ISO gewährleistet. Turm Korrosionsschutz Turmfußhalterung S235 JRG2, S355 J2G3 Epoxidharz-Beschichtung Flansch und Bolzen im Fundament einbetoniert Nabenhöhe 40 m 50 m Klassen GL 1, GL 1 DS 472 Turmsegmente 2 4* Gewicht ohne Einbauten ca. 33,8 t ca. 62,3 t Die Fundamentkonstruktion für die NORDEX N43 hängt von den Bodenverhältnissen am vorgesehenen Standort ab. Die Verankerung des Turmes wird mit Doppelflanschen und Ankerbolzen vorgenommen. Weitere Informationen sind im Dokument Fundamente zu finden. * Das 1. Turmsegment beim 50-m-Turm wird als Einbauteil in das Fundament eingegossen. N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8

8 12 Steuerung Die Steuerung der NORDEX N43 mit Schaltanlage und Schutzeinrichtungen ist im Schaltschrank im Turmfuß untergebracht. Auf einem Kontrollbildschirm am Schaltschrank können alle Betriebsdaten beobachtet und überprüft sowie Funktionen wie Anfahren, Abschalten und die Windnachführung gesteuert werden. Außerdem ist die NORDEX N43 mit einer Datenfernüberwachung ausgestattet, die lediglich auf einen Telefonanschluss (ISDN (empfohlen!) oder Analoganschluss) angewiesen ist. Die zugehörige Kommunikationssoftware kann auf einem PC installiert werden. Die Steuerung erfasst alle Messgrößen aus dem Betrieb und der Umgebung (Temperaturen der einzelnen Komponenten, hydraulischer Druck, Netzanbindung, Energieproduktion, usw., Windgeschwindigkeit und -richtung, Umgebungstemperatur). Aus diesen Messwerten errechnet die Steuerung die notwendigen Parameter für den Betrieb der WEA. Bei einer Störung wird über die Datenfernüberwachung der Service alarmiert. Für den Fall eines Netzausfalls verfügt die NORDEX N43 über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV-System). Steuerung Mikroprozessor-Steuerung, MITA Netzaufschaltung und Trennung weiche Thyristorkopplung Automatisches Anfahren nach Netzausfall ja nach Abschaltwind ja 13 Blitzschutz Bei der Entwicklung der NORDEX N43 ist dem Blitzschutz höchste Aufmerksamkeit geschenkt worden. Für alle Komponenten ist ein höchst zuverlässiger Schutz erreicht worden. Der Blitz- und Überspannungsschutz der Gesamtanlage entspricht dem Blitz-Schutzzonen-Konzept und richtet sich nach den Normen IEC und DIN VDE Eine ausführliche Beschreibung befindet sich im Dokument Blitz- und Überspannungsschutz. 14 Kaltklima- und Heißklima-Version Für spezielle Klimabedingungen bietet NORDEX zwei Versionen der N43 an, um den Temperaturbereich für den Betrieb zu erweitern. Diese Versionen sind mit speziellen ien oder Komponenten an das Klima angepasst. Genauere Informationen über die Modifikationen finden Sie im Dokument Kaltklima-Version (CCV). Versionen Betrieb bei Umgebungstemperatur Standard Version C Kaltklima-Version (CCV) C Neben diesen Modifizierungen können andere Standort spezifische Bedingungen spezielle Komponenten erfordern, z. B. Luftfilter, Klimaanlage, zusätzliche Kühler (z. B. für heiße Klimazonen, HCV). NORDEX passt die Maschine den jeweiligen standortspezifischen Bedingungen an. 15 Zusätzliche Hinweise Abweichungen von den dargestellten Betriebsbedingungen können sich negativ auf den Betrieb der Windenergieanlage auswirken. Insbesondere können Leistungsminderungen auftreten. Bei Vereisung ist die Anlage stillzulegen. Bei tiefen Temperaturen muss z. B. nach einem Netzausfall bei einigen Komponenten der Anlage mit einer gewissen Vorheizzeit gerechnet werden. Im Zusammenhang mit der ständigen Weiterentwicklung unserer Anlagen behalten wir uns technische Änderungen vor. N43-1-TechBeschreibung-de.doc / 8