MHI Vestas V164

Vestas V164 bezeichnet einen für Offshore-Windparks entwickelten Windkraftanlagentyp der Firma MHI Vestas Offshore Wind (bis 31. März 2014: Vestas Wind Systems) mit einem Rotordurchmesser von 164 Metern und einer Nennleistung von 8,0 MW, 9,0 MW, 9,5 MW und 10 MW.[1] Damit war diese Turbine im Mai 2019 der Windkraftanlagentyp mit der höchsten Leistung.

Prototyp der MHI Vestas V164 an Land

Der im Januar 2014 im dänischen Windkraftanlagentestfeld Østerild auf einem 133 Meter hohen Turm[2] errichtete Prototyp war bis Juni 2016, als in der Verbandsgemeinde Emmelshausen eine 230 m hohe Nordex N131/3300 errichtet wurde[3], zugleich die höchste Windkraftanlage der Welt. Die Gesamthöhe bis zur Blattspitze in 12-Uhr-Position beträgt 220 Meter.[4] Ende Januar 2014 speiste die Anlage erstmals Strom ins Netz ein.

Geschichte

Im März 2011 kündigte Vestas den Bau einer neuen Offshore-Windkraftanlage an. Bei einem Rotordurchmesser von 164 Metern sollte die Anlage eine Nennleistung von 7 MW aufweisen. Im Oktober 2012 gab Vestas bekannt, dass man die Leistung auf 8 MW erhöht habe, da man sich davon eine bessere Wirtschaftlichkeit verspreche. Die Plattform sei bereits von Anfang an auch für höhere Leistungen ausgelegt gewesen.[5] Im September 2013 teilte Vestas mit, das Offshoregeschäft aus dem Kerngeschäft auszulagern und gemeinsam mit Mitsubishi Heavy Industries in einem Joint Venture betreiben zu wollen. Die Reorganisation fand am 1. April 2014 statt.[6]

Im Dezember 2014 wurde die V164-8.0 von dem Fachmagazin Windpower Monthly als „Windkraftanlage des Jahres 2014“ in der Klasse Offshore-Windturbinen ausgezeichnet.[7] 2016 wurde auch eine Variante mit einer Nennleistung von 8,3 MW vorgestellt.[8]

Im Januar 2017 wurde eine Variante mit 9 MW Leistung vorgestellt. Zu diesem Zeitpunkt befand sich bereits ein Prototyp, dessen Leistung nachträglich gesteigert wurde, in Betrieb.[9] Im Juni 2017 wurde eine Leistungssteigerung auf 9,5 MW vorgestellt, wofür lediglich Designanpassung am Getriebe sowie am Kühlsystem nötig waren.[10] Im Oktober 2018 wurde die Variante mit 10 MW vorgestellt.[11]

Technik
Technische DatenV164
Nennleistung8.000–10.000[10] Kilowatt
Einschaltwindgeschwindigkeit4 m/s
Rotordurchmesser164 m
überstrichene Fläche21.124 m²
Fläche pro Leistung2.640 m² pro MW
Drehzahl4,8–12,1/min
LeistungsregelungPitch
Getriebeja
GeneratorPermanentmagnet-Synchrongenerator
Netzfrequenz50 Hertz

Kernbestandteile einer Windkraftanlage sind Gründungstruktur, Turm, Maschinenhaus, Nabe und Rotorblätter sowie Netzanbindung. Gründung und Turm werden je nach Standortbedingungen ortsspezifisch ausgewählt und deswegen im Folgenden ausgeklammert. Die eigentlichen Bestandteile sind Rotorblätter, Nabe und Maschinenhaus.

Die Rotorblätter sind 80 Meter lang und wiegen pro Stück etwa 35 Tonnen. Gefertigt sind sie aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Befestigt sind sie an der Nabe, in der ebenfalls der Pitch-Antrieb untergebracht ist, mit dem der Anstellwinkel der Blätter verändert und somit die Leistung geregelt werden kann. Pro Blatt kommen zwei hydraulische Pitchzylinder zum Einsatz.[12]

Das Maschinenhaus der V164 ist quaderförmig und weist bei einer Länge von 20 Metern eine Höhe und Breite von jeweils 8 Metern auf. Um Mechanikern auch während widriger Wetterbedingungen eine vergleichsweise gute Zugänglichkeit zu der Anlage zu ermöglichen, ist es mit einer Hubschrauberplattform ausgestattet. Das Gewicht inklusive Nabe liegt bei etwa 390 Tonnen.

Im Maschinenhaus befindet sich der Triebstrang, der aus Antriebswelle, Kupplung, einem kompakten Planetengetriebe und einem mittelschnell laufenden, permanenterregten Synchrongenerator besteht. Um sicherzustellen, dass vom Rotor möglichst ausschließlich Drehmoment an Getriebe und Generator übertragen wird, ist die Kupplung in einer flexiblen „pure-torque“-Bauart gestaltet. Ebenfalls im Maschinenhaus sind die aus zehn Stellmotoren bestehende Windnachführung sowie die passiv arbeitende Kühlanlage untergebracht.[12]

Zudem finden sich hier große Teile des elektrischen Systems der Anlage. Neben dem Generator, der Wechselspannung von 710 V erzeugt, findet im hinteren Bereich der Gondel ein Gleichrichter Platz, mit dem die Wechselspannung in Gleichspannung umgewandelt wird. Die Gleichspannung, ausgeführt als Zwischenkreis, wird anschließend zu im Turm befindlichen Wechselrichtern geleitet, die daraus zur Netzfrequenz synchrone Wechselspannung für die Einspeisung in das Stromnetz generieren. Mit Hilfe dieses Gleichstromzwischenkreises ist ein aerodynamisch erstrebenswerter drehzahlvariabler Betrieb des Rotors möglich. Ebenfalls im Turm untergebracht sind der Leistungstransformator, welcher der Einspeisung in das Mittelspannungsnetz dient und wahlweise 33 kV bis 35 kV oder 66 kV übertragen kann sowie der Leistungsschalter.[13]

Die Anlage ist für eine Nutzungsdauer von 25 Jahren konzipiert.[13]

Standort und Ertrag

Die Vestas V164-8.0 ist für Windstandorte der Klasse IEC S mit mittleren Jahreswindgeschwindigkeiten von bis zu 11 m/s bei Turbulenzklasse B zugelassen. Der Ertrag ergibt sich maßgeblich aus der vor Ort erzielten Windgeschwindigkeit in Kombination mit der Windverteilung. Unter Standortbedingungen gibt Vestas pro Anlage einen Jahresenergieertrag im Bereich von 30 Mio. kWh bei 8 m/s bis rund 45 Mio. kWh bei 11 m/s an.[13] 2018 kündigte MHI Vestas an, die Turbinenbaureihe bis 2020 so aufzurüsten, dass sie auch in Taifun-Gebieten mit den dort auftretenden enorm hohen Windlasten eingesetzt werden kann.[14]

Einsatz

Prototypen

Der Prototyp der V164-8.0 wurde im Januar 2014 im Windkraftanlagentestfeld Østerild in Dänemark errichtet. Nachdem die Gondel bereits im Dezember auf den Turm gesetzt worden war, wurden am 14. Januar 2014 die Rotorblätter montiert.[15][16] Die Inbetriebnahme wurde am 28. Januar 2014 bekanntgegeben.[17] 2016 wurde der Prototyp etwas modifiziert und die Nennleistung dabei auf 9 MW gesteigert. Am 1. Dezember 2016 produzierte die Anlage nach dieser Leistungssteigerung 215.999 kWh elektrischer Energie, d. h. speiste 24 Stunden am Stück konstant mit ihrer vollen Nennleistung ins Netz ein.[18]

Kommerzieller Einsatz

Im Februar 2014 erhielt Vestas einen ersten Auftrag für 32 Windkraftanlagen, die seit 2016 bei der Erweiterung des Offshore-Windparks Burbo Bank zum Einsatz kommen.[19]

Im Juli 2014 gab MHI Vestas bekannt, dass die ersten vier kommerziellen Serienturbinen an einem Onshore-Standort in Westdänemark (Velling Maersk) zum Einsatz kommen sollen. Die Errichtung sollte Mitte 2015 beginnen, mit dem hauptsächlichen Ziel, die Installation sowie die Betriebs- und Wartungsprozeduren der Anlagen zunächst an Land zu testen.[20] Durch Verzögerungen beim Genehmigungsverfahren hat sich MHI Vestas aber inzwischen aus dem Velling-Maersk-Projekt zurückgezogen.[21] Stattdessen wurden zwei Testanlagen im 16-MW-Måde-Projekt unter offshore-ähnlichen Bedingungen an der Küste verwirklicht.[22]

Die erste kommerzielle Offshore-Windkraftanlage wurde im September 2016 bei der Erweiterung des Offshore-Windparks Burbo Bank errichtet.[23]

Mit Stand Januar 2017 lagen feste Bestellungen für den Anlagentyp über insgesamt 1,6 GW vor.[24]

Ende 2020 wurde erstmals eine V164-9.5MW auf einer schwimmenden Plattform errichtet. Damit war diese Anlage die zu diesem Zeitpunkt leistungsstärkste schwimmende Windkraftanlage der Welt.[25]

Siehe auch

Einzelnachweise
  1. MHI Vestas: Turbines and Innovations. In: mhivestasoffshore.com. MHI Vestas, 2019, abgerufen am 6. Mai 2019.
  2. Picture Gallery – Vestas 8MW tower finished. In: Windpower Monthly. 27. November 2013, abgerufen am 14. Januar 2014 (englisch).
  3. Weltweit höchste Windturbine. In: Erneuerbare Energien. Das Magazin. 28. Juni 2016, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 28. Juni 2016; abgerufen am 28. Juni 2016.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.erneuerbareenergien.de
  4. Die Nabenhöhe wurde nicht bekannt gegeben. Aus der Gesamthöhe von 220 Metern ergibt sich eine Nabenhöhe von ca. 138 Metern, was sehr gut zur Turmhöhe von 134 Metern passt.
  5. V164 wird erste Acht-MW-Anlage. In: Erneuerbare Energien. Das Magazin. 12. Oktober 2012, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 16. Januar 2014; abgerufen am 14. Januar 2014.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.erneuerbareenergien.de
  6. MHI Vestas wind turbine factory near Hull 'would create 500 jobs (Memento des Originals vom 19. Juli 2014 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.hulldailymail.co.uk. In: Hull Daily Mail. 20. Mai 2014, abgerufen am 25. Juli 2014.
  7. Turbines of the year – The best wind turbine products of 2014. In: Windpower Monthly, 31. Dezember 2014, abgerufen am 2. Januar 2015.
  8. Uprated V164 ordered for Blyth test site. In: Windpower Offshore. 7. Juni 2016, abgerufen am 7. Juni 2016.
  9. MHI Vestas upgrades V164 to 9MW. In: Windpower Offshore. 26. Januar 2017. Abgerufen am 26. Januar 2017.
  10. Windindustrie: MHI Vestas Offshore kurz vor 10-MW-Schallmauer. iwr.de, 9. Juni 2017, abgerufen am 9. Juni 2017.
  11. MHI Vestas nun mit 10-MW-Windturbine. In: wind-turbine.com. wind-turbine.com, 23. Oktober 2018, abgerufen am 6. Mai 2019.
  12. Close up – Vestas V164-8.0 nacelle and hub. In: Windpower Monthly. 9. September 2013, abgerufen am 14. Januar 2014.
  13. V164-8.0 MW. (Memento des Originals vom 10. August 2014 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.mhivestasoffshore.com Internetseite von Vestas, abgerufen am 14. Januar 2014.
  14. MHI Vestas readies V164 for typhoons. In: Windpower Offshore, 15. Mai 2018. Abgerufen am 15. Mai 2018.
  15. Vestas hat erste V164-8.0 errichtet. In: Sonne Wind & Wärme. 15. Januar 2014, abgerufen am 19. Januar 2014.
  16. Picture gallery: Vestas V164 blades installed. In: Windpower Monthly. 14. Januar 2014, abgerufen am 14. Januar 2014.
  17. Picture gallery: World's most powerful turbine begins operating. In: Windpower Monthly. 28. Januar 2014, abgerufen am 28. Januar 2014.
  18. Hersteller testet Neun-Megawatt-Turbine. In: Erneuerbare Energien. Das Magazin. 27. Januar 2017. Abgerufen am 27. Januar 2017.
  19. First order for Vestas V164 turbine. In: Windpower Offshore. 18. Februar 2014, abgerufen am 18. Februar 2014.
  20. MHI Vestas wins V164 order. In: Windpower Offshore. 2. Juli 2014, abgerufen am 2. Juli 2014.
  21. MHI Vestas trækker stikket på Velling-møller. In: dagbladetringskjern.dk. Abgerufen am 28. April 2016.
  22. Two of the world’s most powerful wind turbines in full operation | MHI Vestas Offshore. In: MHI Vestas Offshore. 26. April 2016, abgerufen am 28. April 2016 (amerikanisches Englisch).
  23. First 8MW turbine installed offshore. In: Windpower Offshore. 8. September 2016, abgerufen am 8. September 2016.
  24. Vestas stellt Weltrekord mit 9 MW-Windkraftanlage auf. In: IWR. 30. Januar 2017. Abgerufen am 31. Januar 2017.
  25. MHI Vestas installs 'most powerful' floating offshore wind turbine. In: Windpower Monthly, 11. November 2020. Abgerufen am 11. November 2020.
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