Aktive Tilger: Mit Schwingungen gegen Schwingungen

Bei der objektiven Bewertung von Geräuschen geht es in Genehmigungsverfahren von Windenergieanlagen nicht nur um die Lautstärke, sondern auch darum, ob innerhalb des Geräuschs einzelne Töne zu hören sind – sprich seine Tonhaltigkeit. Tonhaltigkeit wird zum Beispiel als Brummen wahrgenommen und erhöht in der Regel die Störwirkung des Geräuschs. Sie wird folglich bei der Bewertung der Schallemission nach FGW TR1 Rev 19 und IEC 61400-11 durch einen Tonhaltigkeitszuschlag berücksichtigt.

Hohe Relevanz im Genehmigungsverfahren

Dies kann im Genehmigungsverfahren für Windenergieanlagen relevant werden, denn der Zuschlag kann bis zu +6 dB im Beurteilungspegel am Immissionsort betragen. Kritisch wird es, wenn Anlagen für die Einhaltung der Genehmigungswerte besonders auffällige Drehzahlbereiche umgehen müssen.

Tonhaltigkeit entsteht bei WEA mit Getriebe durch periodische Verzahnungskräfte der Getriebestufen mit den jeweiligen Zahneingriffsfrequenzen, bei getriebelosen WEA durch harmonisch variierende Kräfte des Magnetfelds im Generator. Das Problem Tonhaltigkeit von Windenergieanlagen nimmt tendenziell zu, weil es bei höheren Leistungsklassen der Anlagen zu zwei gegenläufigen Entwicklungen kommt.

So nimmt zum Beispiel durch Optimierung des Blattdesigns der Gesamtschall neuer Anlagen ab, die Anlagen sind also leiser. Gleichzeitig aber nehmen durch die zunehmenden Leistungsgrößen die auftretenden Drehmomente und damit potentiell auch das tonale Anregungsniveau durch das Getriebe zu. Auch bewirkt die immer bessere Integration der Antriebsstränge – wie ein direkter Transferpfad von Erreger zu abstrahlenden Elementen – eine zunehmende Anfälligkeit für Tonhaltigkeiten. Zudem treten durch den Wegfalll der maskierenden Grundgeräusche einzelne Töne vielfach stärker hervor.

Tonhaltigkeiten mit aktiven Tilgern dämpfen

Um die Tonhaltigkeit zu dämpfen, haben sich aktive Tilger als Mittel der Wahl etabliert. Sie bestehen aus einem elektronisch geregelten Feder-Masse-System, erfassen über Sensoren die Betriebsschwingungen und erzeugen über den Regler eine Gegenkraft. Diese Kraft hat die gleiche Frequenz wie die Erregerschwingung, wird aber gegenphasig aufgebracht und wirkt so der störenden Betriebsschwingung der jeweiligen Komponente entgegen.

Damit wird die Schwingung direkt an der Quelle kompensiert und die Tonhaltigkeit unterdrückt. Da aktive Tilger zudem drehzahlvariabel arbeiten, wird der gesamte Drehzahlbereich abgedeckt. Je nach Störungsbild werden in einer Anlage mehrere Tilger (z.B. drei) verbaut. Mit dem aktiven Schwingungstilger ADD.Sound für Windenergieanlagen bietet Wölfel eine einzigartige Lösung für alle Störungsbilder an und ist mit mehr als 2500 ausgelieferten Systemen im Bereich der aktiven Tilger zur Reduktion von Getriebetonalitäten Technologieführer.

In den neun Jahren seit Produktlaunch wurden bereits bei mehr als 15 verschiedenen WEA-Typen von fünf OEM aktive Schwingungstilger des Typs ADD.Sound verbaut. Und: Als modulares Retrofit-Paket kann ADD.Sound auch nachträglich in Anlagen eingebaut werden und eignet sich für alle Anlagentypen, sowohl mit als auch ohne Getriebe.

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