Schaeffler: Till sjöss, på land och inte i luften

ERNEUERBARE ENERGIEN

Detaljer: Släppt: 13.01.2011; Senast uppdaterad: 13.02.2023; Träffar: 27144

Intervju med

Dr. Arndt Schweigert

Chef för industriledningens kraftproduktion, Schaeffler Group Industrial, Herzogenaurach,

"Marin energiteknik är aktuell idag som vindkraft före 25 år sedan."

Schaeffler-koncernen är fortfarande en relativt liten men mycket fin och framför allt intressant sektor. Medan man redan har odlat sin spädbarn i vindkraft, känns man förflyttad årtionden sedan inom vissa områden av vattenkraft. Förutom den etablerade tekniken finns det många lovande teknologier, projekt och prototyper, av vilka några kommer att kristallisera som framtidssäkra. utvecklingsscout pratade med dr. Arndt Schweigert om de utmaningar som förnybara energikällor utgör för Schaeffler-koncernen.

Den första frågan:

utveckling spana: Det finns många teknologier för att generera energi från vattenkraft. Vilka är de viktigaste?

Dr. Schweigert: I grund och botten har vattenkraft fördelen av en mycket flexibel energiförsörjning och tar en andel på cirka femton procent av den globala elproduktionen hög prioritet. För centraliserad strömförsörjnings dammar som så kallade stora vattenkraften utgör ett viktigt område. Medan dammpotentialer i Europa är redan tillgängliga nästan två tredjedelar, de är i asiatiska länder fortfarande mycket utbyggbart. Detta är också nödvändigt eftersom det fortfarande finns enorma energibehov att täcka.

Den så kallade småkraften är per definition i Europa inom intervallet upp till 10 MW, i Asien talar man om 20 till 30 MW. Principerna är delvis liknade den stora vattenkraften bara mindre dimensioner. Dessutom, i länder med låg central energiförsörjning, som Indien eller Kina, finns det möjlighet att leverera städer, samhällen och industriområden med lokal energiförsörjning. Detta händer exempelvis med de vanliga vattenhjulen, kända från historisk vattenkraft, som ligger i kW-området. Eller gamla tekniker som Archimedes skruvarna, som ursprungligen var tänkt för vattenutvinning, kommer till liv igen. Om man vänder sin princip, driver vattnet med gradienten ormen, som är kopplad till en generator. Dessa så kallade hydrodynamiska skruvar kan redan byggas med utgångar upp till några 100 kW och blir alltmer intressanta för decentraliserad energiförsörjning i Europa.

Kopplingar, bromsar och övervakning för vindkraftverket

Energi från havet tillhandahålls av flödes- och vågkraftverk. Den första principen använder naturliga havsströmmar för att generera energi, särskilt i områden där tidvatten finns. Det finns också den högsta potentialen när det gäller energitäthet att hitta. Den andra principen finns i liknande områden, där dessutom vind ger tillräcklig vågrörelse. Vågorna utnyttjas på ett sådant sätt att deras kinetiska energi omvandlas till elektrisk energi via lämpliga mekanismer.

utveckling spana: Schaeffler har varit starkt involverad i lagringslösningarna i Pelamis-projektet, som nu har uppnått ett avgörande genombrott. Vilka var de största utmaningarna vid genomförandet av denna vågomvandlare?

Dr. Schweigert: Problemet här är väldigt komplext. Fördelen var först att Pelamis inte permanent installeras under vatten, men vid vattenytan. Naturligtvis sprutar vågor och vatten delar av maskinen i vattnet, som skyddas av lämpliga tätningar. Å andra sidan ger vågorna en permanent rörelse. Enligt vågcyklerna utsätts lagren ständigt för svängningsrörelse, cirka sju, åtta gånger per minut. Det finns tre till fyra miljoner panningrörelser per år. Detta är en hög lastbärande kapacitet som inte är jämförbar med andra applikationer och därför en stor utmaning för oss. Dessutom har vi delvis större rörelsesvinklar kombinerat med ett stort antal oscillationer per tidsenhet. Ett viktigt mål av växt ingenjörer, var det också att utforma alla lagren underhållsfria, det vill säga att använda smörjfria lager som kräver inget underhåll och inte orsakar föroreningar. Livslängden är dock begränsad för varje underhållsfritt lager. Eventuella utbytesintervall måste därför definieras som planerat. Till exempel, vid Pelamis är huvudlagren utformade för att vara minst fem år.

utveckling spana: Vilken roll spelar de olika platserna när det gäller svullnad, saltinnehåll etc. för dina lager?

Dr. Schweigert: Under de senaste femton åren har många studier genomförts som har hjälpt till att identifiera fokuseringsplatser. I Europa är det till exempel kusterna runt Storbritannien, Irland, Portugal, men delvis även Skandinavien. Det finns två grundläggande begrepp för den specifika konstruktionen: Å ena sidan används inkapslade eller förseglade system som skyddar komponenterna från inloppet av saltvatten. Syftet med tillverkarna är emellertid att använda lager som kan fungera i vattnet. Dessa lager skulle i stort sett vara underhållsfria, skulle undvika risken för vattenläckage i lageret och risken för miljöförorening från läckande smörjmedel. Det är därför viktigt att utveckla vattensmörjda lager för flödes- och vågkrafter. Vi arbetar mycket intensivt med denna utveckling. Men det finns fortfarande en lång väg att gå, både korrosion och slitage under kontroll, särskilt under aspekten av krävda livstidsvärden om några år. De olika saltinnehållen spelar inte den avgörande rollen, eftersom det är tillräckligt relativt lite salt för att orsaka korrosion och därmed bära. Med avseende på installationsanläggningarna hos växterna, regleras systemen med avseende på flödeshastigheter vid kraftverk och höjd, antal per tidsenhet och avståndet från vågorna i vågkraftverk.

utveckling spana: Vilken teknik tror du kommer att vara relevant i vattnet i framtiden?

Dr. Schweigert: Det är inte riktigt klart än. Den marina energitekniken idag ligger på samma nivå som vindenergi före 25 år sedan. Exempelvis har 80 för närvarande flera vågkraft- och 40-flödesstyrtekniker som baseras delvis på liknande men också olika grundläggande principer. Det finns många projekt såväl som prototyper i mindre skala samt en-till-en-funktionella modeller. Perspektivt kommer inte bara en princip att råda, men det kommer att finnas flera beroende på platsen. Olika studier visar att vågenergin ger en högre potential än flödesenergin. För närvarande är allt fortfarande i utvecklingsfasen.

utveckling spana: Vilka applikationer inser Schaeffler i solenergi?

Dr. Schweigert: I solbranschen är alla system intressanta där en rörelse, det vill säga solspårning krävs. Detta är speciellt fallet med koncentrerad fotovoltaik, men framförallt med större kraftverksteknik, den så kallade solvärmeenergin. Vilket i sin tur kan hittas mestadels i solrika områden som Spanien - exempel är solkraftverket Andasol - eller Italien, Grekland, Kalifornien. Det finns enaxliga eller biaxiella spårningssystem. När du roterar runt azimutaxeln följer hela solsystemet från öst till väst, dvs rotation runt den vertikala axeln från gryning till skymning. Då finns det kombinationer som dessutom tar hänsyn till solens höjd. Och det finns enaxliga system som bara behöver höjdaxeln. I detta fall svänger systemet kring den horisontella axeln från öst till väst.

utveckling spana: Vilka trender ser du inom solteknologi?

Dr. Schweigert: Medan de klassiska solcellerna blir allt viktigare för privat bruk, kommer solvärmekraftverken att ansvara för storskalig produktion av energi på grund av deras bättre effektivitet. För närvarande byggs ett solvärmeverk baserat på paraboltrogteknik i USA i Mojave-öknen, som ska producera 1000 MW i sitt senaste expansionsstadium. Eller ta projektet Desertec, vilket också är ökenmakt speciellt för Europa och hela Medelhavsområdet. Desertec Industrial Initiative, DII vill omfattar femton procent av Europas energibehov och en betydande del av elproduktionen i Nordafrika och Mellanöstern till år 2050 från detta projekt. För oss är det ett viktigt mål att vara här.

utveckling spana: Det finns tillräckligt med solsken, men hur kommer det att återfå energi från öknen nå de centrala européerna i framtiden?

Dr. Schweigert: Energiförsörjningen med lågt förlust är en kärnfråga som intensivt arbetas. Som en uppgift för framtiden kan detta jämföras med förändringen av teknik från konventionell till alternativ energi. Schaeffler-koncernen är indirekt inblandad i denna "transport", eftersom utbyggnaden av dessa energinät kräver högspännings- eller mellanspänningsväxlare och deras drivsystem där våra lager används.

utveckling spana: Vilka typer av lager används i alla dessa applikationer?

Dr. Schweigert: Glidlagren spelar en stor roll, ibland större än så rullande. Vid användning i vatten finns det två grundläggande användningsområden och motsvarande utmaningar. Inom området flödeskrafter har vi främst rotationsrörelser, för vilka rullager faktiskt är lämpliga. Men även här är hydrodynamiska glidlager tänkbara – med viljan att använda vatten som medium. Vågkraften å andra sidan genererar vanligtvis svängningsrörelser och ställer särskilt höga krav på lagren i detta avseende: På grund av de låga hastigheterna och den konstanta omkastningen av rörelsen går dessa lager i allmänhet under blandade friktionsförhållanden. Därför har vi redan mycket bra underhållsfria glidlager, såsom Elgoglide, men under förutsättning att lagren är tillräckligt täta. Systemutvecklarna vill naturligtvis ha vattensmörjda lösningar. Det finns dock inga "vattensmörjning" principer som testats under dessa förhållanden under lång tid. Detta gäller framför allt rullager, men även glidlager. Här är, som redan nämnts, de nya utmaningarna för ämnet "energi från havet". I solbranschen har vi många glidlager applikationer, för här genereras långsamma rörelser, ibland höga belastningar och svängbara rörelser. Underhållsfri är ett viktigt krav - förutom Elgoglide finns produkter som Elgotex eller metall-polymer kompositer också tillgängliga.

utveckling spana: Vind, vatten, sol, storm: Hur kan man i allmänhet beräkna komponenter vars miljöpåverkan egentligen är oförutsägbar, som borde vara underhållsfria och helst också måste hålla en livstid?

Dr. Schweigert: Du kan inte exakt beräkna det. Du kan beräkna livet under vissa förutsättningar som tillräckliga befintliga tätningar eller korrosionsskyddade ytor. För detta behöver vi en specifikation som definierar typen av miljöförhållanden samt de resulterande belastnings- och rörelsekollektiva. I fråga om vågenergi är dessa exempelvis höjd, antal per tidsenhet och vågornas avstånd, vilket medför motsvarande belastningar och rörelser. I solspårningssystem spelar, förutom det önskade antalet svängningsrörelser, kraven på systemets och vindbelastningens kraft, en roll. Miljöförhållanden som damm, sand, fukt, vatten och så vidare kan också vara relevanta för livslängden. I slutändan är den teoretiska beräkningen fortfarande underkastad miljöpåverkan.

Intervju av Chefredaktör Angela Scheufler.