Fachartikel

SiWind – Werkstoffentwicklung für Offshore-Windenergieanlagen im Multi-Megawatt-Bereich
von Peter Mikoleizik und Georg Geier, Krefeld

Zwischen 2006 und 2012 bearbeiteten verschiedene Unternehmen und Institutionen gemeinsam das Projekt MEGAWind, ein Forschungsprojekt des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMU). Das erklärte Ziel des Projekts war die erfolgreiche Entwicklung eines höherfesten Werkstoffes, der ausreichend Duktilität für die Herstellung von Strukturbauteilen für Offshore-Windenergieanlagen aufweist.

Rotornabe einer Windenergieanlage aus SiWind vor der Beschichtung in der Strahlkabine.
Bild: Rotornabe einer Windenergieanlage aus SiWind vor der Beschichtung in der Strahlkabine. (Foto: Siempelkamp Giesserei)

Der neue Werkstoff ist unter der Bezeichnung SiWind zertifiziert. Die normative Bezeichnung ist GJSF-SiNi30-5. SiWind ist der erste höherfeste Gusswerkstoff, der zertifiziert und für den Einsatz im Offshore-Windenergiebereich zugelassen ist. Dabei konnten die statischen Kennwerte um bis zu 50 % gesteigert werden. Unabhängige Untersuchungen haben ergeben, dass die Duktilität bei zyklischer Belastung unerwartet hoch und der des EN-GJS-400-18LT ähnlich ist. In der bruchmechanischen Bauteilauslegung konnte gezeigt werden, dass auffindbar große Fehlstellen über die üblichen Wartungsintervalle ertragen werden können. Das bedeutet, dass die heute üblichen Aufwendungen im Betrieb und im Service von Offshore-Windenergieanlagen auch bei gesteigerten Anlagenleistungen gleich bleiben. Da es sich um einen ferritischen Werkstoff handelt, sind die Kosten hinsichtlich Bearbeitung, Beschichtung und Nachbearbeitung mit denen des Werkstoffes EN-GJS400-18LT vergleichbar und geringer als bei den bekannten höherfesten, ferritisch/perlitischen Sorten. Besonders der Abgleich zur etablierten synthetischen Berechnungsmethode zur Bestimmung der Wöhlerlinie zeigt eine gute Übereinstimmung und steigert das Vertrauen in den neuen Werkstoff. Aus der Beispielauslegung geht hervor, dass der neue Werkstoff ca. 15 % Gewichtsvorteil bei Neukonstruktionen verspricht. Durch die Austauschbarkeit von bestehenden duktilen Eisengusswerkstoffen können auch Bestandskonstruktionen optimiert werden.


Dipl.-Ing. Peter Mikoleizik, Dr. mont. Georg Geier, Siempelkamp Giesserei GmbH, Krefeld (heute Mahle König KG, Rheinquell)
 

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 9/2014, Seiten 64-69
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