Studien zeigen, dass in der klassischen Wasserkraft noch gigantische - bisher ungenutzte - Potentiale stecken, vor allem in Asien. Aber auch in Europa sind bislang erst zwei Drittel des wirtschaftlich nutzbaren Potentials ausgebaut. Grund genug, die Gleitlager, die in den Radialtoren in Staudämmen eingesetzt werden, weiter zu verbessern. Neben einer wartungsfreien Variante gibt es jetzt auch korrosionsbeständige Lager mit integriertem Verschleißmesssystem.

In Neuseeland erfolgt die Stromgewinnung hauptsächlich mittels Wasserkraft: Acht Kraftwerke erzeugen in einem Verbund von sechs Seen im Otago-Hochland im Süden des Landes drei Viertel des gesamten Stroms. Die Seen sind durch Kanäle und Staustufen miteinander verbunden, der erste dieser Reihe von Seen ist der Namensgeber dieses Energiesystems: der Waitaki-See. Der künstlich angelegte Benmore-Stausee, Teil des Waitaki-Energiesystems, besitzt mit einer Länge von 823 m und einer Höhe von 110 m den höchsten Erddamm Neuseelands. In der Liste der leistungsstärksten Kraftwerke Neuseelands liegt es auf Platz 2 mit 540 Megawatt.

Bei solch einer Anlage sind neben Turbinen und Generatoren auch Einrichtungen für die Wasserregulierung integriert: Überläufe, Umleitungs- und Sedimentfreigabe-Tunnel. Dafür sind bewegliche Baugruppen wie Radialtore notwendig. Lagerungen für diese Baugruppen erfordern leistungsfähige und langlebige Lagerausführungen, denn auf ihnen lasten tonnenschwere Gewichte, die zuverlässig geschwenkt oder gedreht werden müssen. Sie sind Wind und Wetter ausgesetzt und verlangen je nach Standort auch Erdbebensicherheit.

Schwenkbewegungen mit hohen Belastungen

Beim Bau des Benmore-Staudamms fiel die Wahl deshalb auf wartungsfreie Gelenklager mit Elgoglide von Schaeffler. Diese Gleitlager benötigen weder eine Erst- noch Nachschmierung und halten hohen Belastungen stand. Ihr Einsatzbereich reicht von -50 °C bis +150 °C. Lange Stillstandszeiten beeinflussen nicht die Funktion.

Elgolide ist eine Gleitschicht, die in erster Linie aus einem technischen Gewebe, bestehend aus Stütz- und Teflonfasern, und einer Kunstharzmatrix aufgebaut ist. Das mit Kunstharz getränkte textile Gewebe wird auf dem präzise gefertigten Stahlgrundkörper des Außenringes oder der Buchse aufgeklebt. Nach einem thermischen Aushärteprozess entsteht ein voll vernetztes Duroplast, in dem das Gewebe eingebettet ist. Die Schichtstärke des fertigen Produktes beträgt lediglich 0,5 mm bei sehr guten Leistungsparametern.

Bedeutung der Wasserkraft wächst

Der Anteil der Wasserkraft an der weltweiten Stromerzeugung liegt heute bei ca. 15 %. Prognosen der Internationalen Energie-Agentur (IEA) zufolge wird sich dieser Anteil bis 2030 kaum verändern, der absolute Zuwachs aufgrund des generellen Mehrbedarfs an Energie jedoch um mehr als 50 % steigen. Mit herkömmlicher Wasserkraft würde sich sogar der Weltenergiebedarf prinzipiell decken lassen. Die Verteilung der Ressourcen ist jedoch sehr unterschiedlich: mehr als 50 % entfallen auf Asien, weniger als 10 % auf Europa. Aber selbst in Europa sind heute erst knapp zwei Drittel des wirtschaftlich nutzbaren Potentials ausgebaut.

Korrosionsbeständige Lager

Aufgrund dieser Prognosen entschied sich Schaeffler, sein Portfolio an Gleitlagern für regenerative Energien zu erweitern: um Gleitlager mit Elgotex. Im Wickelverfahren hergestellt, sind diese Gleitlager ebenfalls wartungsfrei und zudem korrosionsbeständig. In Abhängigkeit der individuellen Anwendungsbedingungen sind sie auch unter Wassereinfluss einsetzbar.

Ursache für die Beständigkeit des Elgotex-Lagers gegenüber korrosiven Medien ist die verwendete Materialpaarung, die gleichzeitig einen gleichbleibend niedrigen Reibwert bei geringem Verschleiß ermöglicht. Die Lager sind radial hoch tragfähig, auch bei axialen Bewegungen einsetzbar und unempfindlich gegen Stöße und Kantenpressungen. Sie sind nicht abgedichtet, können aber zum Schutz vor abrasivem Schmutz mit integrierten Dichtungen geliefert werden.

Das Material besteht aus zwei Schichten, die aufeinander gewickelt werden. Kunstfasern und PTFE-Fasern bilden die innen liegende Gleitschicht, die mit Füll- und Festschmierstoffen in einer Harzmatrix eingebettet ist. Die äußere Schicht besteht aus durchgehenden Glasfasern in Epoxidharz. Ein spezifischer Wickelwinkel der Glasfasern stabilisiert die Schicht, was die Festigkeit der Buchse deutlich erhöht. Elgotex-Gleitlager sind standardmäßig im Bohrungsdurchmesser zwischen 20 mm und 1.200 mm, im Außendurchmesser zwischen 24 mm und 1.400 mm sowie in Breiten von 15 mm bis 2.000 mm verfügbar. Davon abweichende Sonderabmessungen sind auf Nachfrage möglich.

Condition Monitoring von Gleitlagern

Anwendungen im Bereich der Erneuerbaren Energie sind zur Wartung häufig schwer erreichbar. Der kontinuierlichen Zustandsüberwachung, die eine rechtzeitige Wartung ermöglicht, kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Die Schaeffler Gruppe Industrie hat aus diesem Grund ein Messsystem entwickelt, das den Verschleiß der Gleitschicht im gesamten Umfang des Lagers misst und rechtzeitig signalisiert, ob und wann eine Erneuerung der Gleitschicht notwendig ist. Die Gleitlager werden dabei mit drei Sensorenpaaren ausgestattet, die in den Außenring integriert sind. Sie erfassen über ein induktiv-kapazitives Messverfahren den Verschleiß des Gleitmaterials über den gesamten Umfang und über die Breite des Lagers. Die Messdaten werden an eine Auswertelektronik übertragen, die den Verschleiß als Absolutwert ausgibt und den Zustand des Lagers auch optisch über ein Ampelsignal anzeigt. Das System ist dabei so konzipiert, dass eine Weitergabe der Daten auch z. B. über GPS möglich ist.

Weitere Energien nutzen

Neben der Wasserkraft eignen sich die Gleitlager von Schaeffler auch für die Nutzung andere Energieträger, wie beispielsweise der Sonnenenergie. Im Fokus stehen dabei sowohl Photovoltaik- als auch Solarthermie-Anlagen und Fresnel-Kraftwerke, die mit Sonnennachführsystemen ausgerüstet werden. Mögliche Einsatzgebiete sind Parabolrinnen-, Solarturm- und Dish-Stirling-Kraftwerke.