Walzkraft wächst mit der Branche

In den vergangenen Jahren hat sich die Windenergie zu einer der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen entwickelt. Die Branche hat sich dank Innovation und Wandel unermüdlich weiterentwickelt, bei gleichzeitiger Verbesserung durch wettbewerbsfähigere Kostenstrukturen.

02. Mai 2019
Walzkraft wächst mit der Branche
Das korrekte Walzen konischer Rohre ist nicht trivial. (© Faccin)

Die Preise für Windkraftanlagen sind seit 2009 um fast ein Drittel gesunken, was auf die Verbesserung der Turbinentechnik zurückzuführen ist, und der Onshore-Wind ist heute eine wettbewerbsfähige Stromquelle im Vergleich zu Kernenergie, Kohle oder Gas. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Kosten für Windenergie weiter sinken werden und bis 2025 um durchschnittlich 26 bis 35 Prozent weniger betragen werden.

Mit diesem Trend sind auch Umweltvorteile verbunden. Darüber hinaus würde eine Verdoppelung des Anteils der erneuerbaren Energien auch die schädlichen Emissionen von Schadstoffen verringern. Zudem würde grüne Energie dazu beitragen, die Klimakatastrophe zu mildern – ein weltweites Problem, das angegangen werden muss. Hinzu kommt ein positiver Effekt auf den Arbeitsmarkt, indem die Arbeitslosigkeit verringert wird, da erneuerbare Energien mehr Menschen pro Stromeinheit benötigen als Öl oder Gas.

Der Bedarf an Windenergie steigt in praktisch jedem Winkel der Welt rapide an und treibt die Weiterentwicklung der Türme für Windkraftanlagen in puncto Größe und Typ an, von Onshore- zu Offshore-Türmen, wodurch die elektrische Leistung von 4 auf 8 Megawatt pro Anlage steigt.

Folglich wird der Großteil des Stroms künftig höchstwahrscheinlich von Anlagen produziert, die sich vor der Küste befinden, wo die Winde stärker und zuverlässiger wehen. Einer der Hauptunterschiede zwischen Onshore- und Offshore-Türmen besteht neben den Durchmessern und Dicken der Abschnitte darin, dass der Offshore-Turm mit dem Meeresboden über ein spezielles Fundamentsystem verbunden werden muss, ein ›Untergeschoss‹ aus verschiedenen Konstruktionen, das den Turm am Meeresboden verankert. Infolgedessen müssen größere und sicherere Strukturen gebaut werden, die die Herstellung der Fundamente zu einem der wichtigsten Produktionsprozesse im Zusammenhang mit dem Markt für Türme für Windkraftanlagen machen.

In der Windkraftindustrie gibt es verschiedene Arten von Fundamenten und die Wahl der Struktur hängt in der Regel von der Wassertiefe und der Zusammensetzung des Meeresbodens (Gestein, Sand …) ab. Die Art der Fundamente richtet sich entweder nach dem spezifischen Widerstand des Meeresbodens (normalerweise erfordert ein sandiger Meeresboden komplexere Strukturen) oder der Minimierung der Auswirkungen auf das Meeresökosystem (einige Fundamente haben während der Installationsphase größere Auswirkungen auf die Meeresflora und -fauna).

Die gängigsten Fundamenttypen, die derzeit im Windturmgeschäft (Wind Europe 2017) eingesetzt werden, sind Monopiles, die etwa 81,7 Prozent aller in Europa installierten Unterkonstruktionen ausmachen, Jackets rund 6,9 Prozent und Gravity-Base-Fundamente fast 6 Prozent.

Welches Blechbiegesystem?

Unterschiedliche Fertigungsverfahren führen zu unterschiedlichen Biegeanforderungen. So unterscheidet sich beispielsweise die nötige Walzkapazität für die Turmherstellung von der Fundamentherstellung; darüber hinaus haben auch verschiedene Fundamenttypen unterschiedliche Anforderungen.

Das Biegen Hunderter Ringe pro Monat kann nur mit einem integrierten Walzsystem durchgeführt werden, das eine leistungsstarke, überdimensionale Rundbiegemaschine mit Schlüsselkomponenten wie einer starken seitlichen Stütze, einem stabilen Hochhalter und einem Zuführtisch mit Ausrichtvorrichtung kombiniert, alles Zubehör, das von einer hochmodernen, voll programmierbaren CNC gesteuert wird, die zur Automatisierung der komplexesten Walzprojekte entwickelt wurde.

Handhabung und Automation

Der Zuführtisch kann horizontal oder kippbar sein und hat die Funktion, das Blech beim ersten Anbiegen zu stützen. Durch den Einsatz eines ›intelligenten‹ Zuführtisches ist eine Verkürzung der Produktionszeit möglich. Dieser Tisch arbeitet unabhängig von der Walzmaschine, so dass es möglich ist, etwa fünf Minuten pro zu walzendem Schuss einzusparen, was bei einer Gesamtzykluszeit von etwa 15 bis 20 Minuten eine erhebliche Zeitersparnis bedeutet. Wird der Tisch von der CNC gesteuert, kann sie den Blechversatz berechnen und das Blech während des Walzzyklus neu positionieren, um ein automatisches Konenbiegen zu ermöglichen.

Das Walzen konischer Formen ist nicht einfach, und die Ausrichtung der Blechkante am Ende des Walzprozesses ist sehr wichtig für schnelles Heften. Gute Rundbiegemaschinenhersteller installieren zusätzliche Klemmen an den seitlichen Stützen, die die Blechkanten zusammenziehen und gleichzeitig den Versatz durch die Konenform korrigieren können.

Ein weiteres wichtiges Gerät, Teil des Automationssystems, ist der Hochhalter, der notwendig ist, um die Bleche zu stützen und zu verhindern, dass der Schuss aufgrund seines Gewichts zusammenbricht. Der Arm des Hochhalters muss kippbar sein, um einen perfekten Kontakt mit konischen und zylindrischen Formen zu gewährleisten.

All diese Handhabungsgeräte müssen mit der CNC verbunden sein, die sie miteinander synchronisiert und ein einzigartiges System erschafft, das zum Walzen von Windtürmen mit maximaler Genauigkeit in kürzester Zeit optimiert ist.

Neben der reinen Steuerung über 20 Achsen müssen CNCs heute in der Lage sein, Nutzer mit unterschiedlichen Funktionen zu unterstützen. Die CNC PGS-Ultra unterstützt den Bediener bei der grafischen Simulation des Walzprozesses, eine Funktion, die vorher den genauen Ablauf anzeigt und damit den Arbeitsprozess sichert.

Die CNC sollte auch Echtzeitinformationen für die Wartung und Überwachung der Produktion bereitstellen, ein wichtiger Aspekt der Industrie 4.0, der es Managern ermöglicht, Zugang zu Reporting-Apps zu erhalten, die jetzt auf iTunes oder Android verfügbar sind, wie Faccins ›Management Control‹.

Darüber hinaus wird der Einsatz von Fernbedienungen beim Walzen von Blechen in Hochleistungsmaschinen aufgrund der Flexibilität, die sie dem Bediener bietet, immer häufiger eingesetzt.

Die Rundbiegemaschine

Eine zuverlässige Blechwalze muss immer unter schweren Lasten funktionieren, und in einem Bereich, in dem die Geschwindigkeit ebenso wichtig ist wie die Genauigkeit, müssen die Walzmaschinen ein superschnelles Hydrauliksystem wie das Faccin ›Advantage Package‹ haben, das 50 mehr Bewegungsgeschwindigkeit, Gleichzeitigkeit der Bewegungen und Mikropositionierung bietet, um die Produktionszeit von 20 Minuten pro gerolltem Rohr mit der besten Genauigkeit zu erreichen. Die Geometrie und Steuerung der Walzmaschinen muss so geplant werden, dass engste Toleranzen erreicht werden und der Nachwalzanteil der Kegel, der bei den minderwertigen Walzrollen ein häufiges Problem darstellt, minimiert wird.

Dank langjähriger Erfahrung bietet Faccin ein maßgeschneidertes Paket für jede Anforderung im Zusammenhang mit dem Walzen von Segmenten für Türme und Fundamente: das ›Wind Tower Automation System‹, ein spezielles Paket für die anspruchsvollsten Hersteller, die auf der Suche nach Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit, Genauigkeit und Kostenreduzierung sind.

Erschienen in Ausgabe: 03/2019
Seite: 28 bis 29