15.07.2011
Viel Wind um Getriebe in luftigen Höhen
Antriebstechnik: Der nach vier Jahren Arbeit nun vorgestellte Abschlussbericht des Arbeitskreises „Graufleckigkeit“ des Bundesverbands Windenergie, Berlin, kommt zu keinem eindeutigen Schluss. Im Wesentlichen sollte damit geklärt werden, ob der Effekt in Getrieben als Verschleiß oder als Schaden gewertet werden kann. Doch eine rechtliche Empfehlung für Anlagenbetreiber gibt es weiterhin nicht.
VDI nachrichten, Berlin, 15. 7. 11, ciu
Lange hat es gedauert, bis dieser Bericht erschienen ist – über vier Jahre. Angesichts dutzender Sitzungen und der langen Teilnehmerliste mit Fachreferenten aus den Bereichen Wissenschaft und Technik oder Herstellern von Schmierstoffen und Getrieben, ist der Bericht nun jedoch mit 44 Seiten eher dünn ausgefallen. Vielleicht war die Erwartung, Ursache und Auswirkungen von Graufleckigkeit in Getrieben von Windenergieanlagen (WEA) abschließend zu ergründen und zu bewerten, aber auch zu hoch gesteckt. Zudem erweisen sich Getriebe nur als eine von vielen Ausfallursachen der Anlagen.
Der Bericht fasst nun aus mehreren Sichtweisen das Thema zusammen. Zunächst: Graufleckigkeit ist kein neues Thema, sondern schon seit Jahrzehnten bekannt. Auch bei Getrieben von Schienenfahrzeugen und Lkw ist der Effekt bereits aufgetreten. Allerdings sind die Getriebe bei Windkraftanlagen mit nur geringen Unterbrechungen im Dauereinsatz, sodass die Bauteile einem größeren Verschleiß ausgesetzt sind.
Die VDI nachrichten hatten über Graufleckigkeit bereits im November 2007 und im Mai 2010 berichtet, wobei die Ursachenforschung damals noch in vollem Gange war. Eine genaue Ursache konnte dabei nicht ermittelt werden. Auch der nun vorliegende Abschlussbericht des Arbeitskreises hat hier nur teilweise Antworten parat. Im Untertitel heißt es dagegen vorwegnehmend: „Ein Phänomen bekommt Konturen.“
Ein wenig konkreter wird es beim Lesen des Berichts allerdings schon: Nach den Erfahrungen eines Sachverständigen, der an dem Problem mitgearbeitet hat, tritt Graufleckigkeit vermehrt bei einer Leistungsklasse ab zirka 500 kW bis 600 kW auf. „Bei Anlagen unter 500 kW weisen die Getriebe im Verhältnis zur Leistung eine relativ große Baugröße auf und damit verbunden auch eine größere Ölmenge“, erklärt Martin Krallmann, Sachverständiger für Windenergieanlagen vom Ingenieurbüro Holzmüller, Aurich. Die Branche der Windenergie habe nach seiner Auffassung aber durch Einsetzen des Booms bis Ende der 90er-Jahre negative Einflussgrößen wie eine kurze Entwicklungszeit von Anlagentypen und Preisdruck hervorgebracht, welche sich sowohl bei den Anlagen als auch bei den Getriebeherstellern bemerkbar gemacht hätten.
Auch das vordringliche Ziel von Gewichtsreduktion und Verringerung der Baugröße sieht er als negative Einflussgrößen. „Mit Steigerung der Leistungsdichte steigt auch die Neigung zur Graufleckigkeit“, stellte Krallmann dazu fest.
Ungeklärt bleibt allerdings weiterhin, wer für die Graufleckigkeit und den damit verbundenen eventuellen Ausfall einer Windkraftanlage künftig haftbar gemacht werden kann. Denn nach Ansicht vieler Getriebehersteller sind es natürliche Verschleißerscheinungen und damit kein Garantiefall. Dies gilt umso mehr, da die Graufleckenbildung ein langsamer Prozess ist, der sich meist erst nach Verjährung der Mängelansprüche zeigt. Allgemein hat auch der Abschlussbericht darauf keine Antwort – zumal es laut Bericht keine höchstrichterliche und veröffentlichte Rechtsprechung als Versicherungsschaden gibt.
Gleichwohl nähert sich die Studie doch mehr als bisher auf verschiedenen Ebenen dem „Phänomen“: Aus technischer Sicht ist laut Bericht festzuhalten, dass Graufleckigkeit sich eben in so kleinen Dimensionen abspiele, dass dies per se die Vorstellung erschwere, dass es sich überhaupt um einen gravierenden Vorgang handeln könne, der wiederum in der Lage sei, die Lebensdauer eines Bauteils zu reduzieren.
Auch wenn nicht alle Fragen eindeutig geklärt werden konnten, verdeutlicht die Studie, wie es im Wesentlichen zu Graufleckigkeit in den Getrieben der Windenergieanlagen kommt. Dazu heißt es: „Die Entstehung der Graufleckigkeit ist ein komplexer Vorgang, der vom Zusammenspiel verschiedener Faktoren abhängt. Hier spielen neben den verwendeten Schmierstoffen und deren Viskosität und ihren Zusatzstoffen vor allem Schmierstofftemperatur, Zahnflankenrauheit und Zahnflankengeometrie sowie Gleitgeschwindigkeit eine wichtige Rolle.“
Dass es selbst bei vermeintlich optimalem Zusammenspiel aller Faktoren trotzdem zu Graufleckigkeit komme, zeige, dass es sich um einen „nicht kalkulierbaren Vorgang“ handele. So reagierten z. B. verschiedene Schmierstoffe bei unterschiedlichen Schmierstofftemperaturen unterschiedlich. Eben diese „Nichtkalkulierbarkeit“ mache wiederum auch die rechtliche Bewertung der Thematik so schwierig. Nicht zuletzt würden die Auswirkungen der Graufleckigkeit oftmals überlagert durch Wälzlagerschäden, die dem eigentlichen Ausfall von Bauteilen durch Graufleckigkeit zuvorkämen und das Thema damit aus dem Fokus rückten.
Trotzdem zeigt ein einfacher Umstand, dass auf die ungelösten Fragen eine eindeutige Antwort gefunden werden muss: Die Windenergie wird gerade nach der Energiewende der Bundesregierung weiter an Bedeutung gewinnen – die Anlagen werden immer größer und leistungsstärker, sowohl an Land, aber nach Plänen der Bundesregierung vor allem auf See: Produktionsausfälle – ob durch Graufleckigkeit oder andere Effekte verursacht – gilt es aber gerade bei Offshore-Windkraftanlagen in jedem Fall zu vermeiden, da ihre Reparatur noch sehr viel zeit- und kostenintensiver ist als bereits an Land. OLIVER KLEMPERT
Die Studie „Graufleckigkeit – ein Phänomen bekommt Konturen“ ist beim Bundesverband Windenergie (BWE), Berlin, erschienen, umfasst 44 Seiten und ist dort für 175 € inkl. MwSt. zzgl. Versand zu bestellen.
Das ist Graufleckigkeit
-Graufleckigkeit äußert sich als sichtbare Oberflächenveränderung. Strukturell erscheint sie je nach Lichtverhältnissen und Fortschritt silbermatt bis dunkelgrau.
-Zu Graufleckenbildung kommt es, wenn zwischen metallischen Flächen wie bei Wälzlagern und an Zahnflanken der Schmierspalt im Eingriff so dünn wird, dass die Flächen sich berühren.
-Unter hoher Belastung entsteht an den Berührungsflächen Misch- und Grenzreibung. Die oberflächennahen Bereiche werden verformt und es bilden sich Mikrorisse.
-In der Folge kann der Effekt zu tieferen Rissen führen, die die Härteschicht durchbrechen und zu sichtbaren Ausbrüchen an den Kontaktflächen oder sogar zum Zahnabbruch in Getrieben führen.
-Laut Windmonitor des Fraunhofer IWES, Kassel, verursachen Getriebe zwar nach Generatoren die längsten Ausfallzeiten, für die meisten Ausfälle sind jedoch Elektrik und Elektronik verantwortlich. CIU