Windgenerator-Magnet Permanentmagnetgenerator

Windkraft ist ein wesentlicher Bestandteil des modernen Energienetzes und seit Jahrzehnten ein fester Bestandteil der Branche der erneuerbaren Energien. Es handelt sich um eine Form sauberer Energie, die keine umweltschädlichen Stoffe ausstößt, für die eigene Stromerzeugung jedoch unglaublich viel Strom benötigt. Das liegt daran, dass Windkraftanlagen von einem massiven Magneten angetrieben werden, der Permanentmagnetgenerator genannt wird. Die Kombination aus diesem großen Magneten und den rotierenden Rotorblättern fängt die Rotationsenergie des Windes ein, um Strom zu erzeugen, der zur Stromversorgung von Haushalten, Unternehmen und Elektrofahrzeugen genutzt werden kann.

Der Magnet in einer Windkraftanlage besteht aus mehreren Elementen, darunter Neodym (ein Seltenerdmetall) und Eisen. Neodym-Magnete sind die stärksten im Handel erhältlichen und werden in allen Bereichen verwendet, von Telefonen über medizinische Geräte bis hin zu Motoren von Elektrofahrzeugen. Permanentmagnet-Synchrongeneratoren (PMSGs) in Windkraftanlagen sind ebenfalls eine wichtige Anwendung für diese Art von Seltenerdmagneten, da sie leichter und kompakter sein können und einen höheren Wirkungsgrad bieten als herkömmliche mechanische Getriebe.

PMSGs sind eine Schlüsselinnovation in der Windenergietechnologie, die die Wirtschaftlichkeit der Windenergie erheblich verbessert hat. Sie ermöglichen außerdem einen flexibleren Betrieb, einen geringeren Wartungsaufwand und eine verbesserte Netzkompatibilität. Sie können sowohl in Getriebe- als auch in Direktantriebs-Windkraftanlagen eingesetzt werden, wobei letztere typischerweise mehr Neodym verwenden, um eine höhere Drehmomentdichte zu erreichen als Getriebesysteme.

Neben einem Permanentmagnetgenerator auf Neodym-Basis, die meisten moderne Windkraftanlagen sind mit einem Außenrotor im Klauen- oder Zickzack-Design ausgestattet und verfügen über eine Außenschicht aus Aluminium oder Stahl, um das Gewicht zu reduzieren und die aerodynamische Leistung zu maximieren. Jeder Rotor verfügt über eine große Anzahl leistungsstarker Scheibenmagnete, die zusammenarbeiten, um die Rotationsenergie des Windes zu extrahieren und in Wechselstrom umzuwandeln. Die Kombination dieser Magnete und der rotierenden Klingen erzeugt eine Kraft, die bis zu 12 Kilowatt Strom erzeugen kann, genug, um Tausende von Haushalten mit Strom zu versorgen.

Da diese Technologie weiterhin weit verbreitet ist, besteht eine wachsende Besorgnis über mögliche gesundheitliche Auswirkungen im Zusammenhang mit elektromagnetischen Feldern (EMF), die von den Maschinen und den Kabeln, die sie mit Häusern und Umspannwerken verbinden, erzeugt werden. Die Internationale Agentur für Krebsforschung hat EMF als mögliches menschliches Karzinogen der Klasse 2B eingestuft.

Der zunehmende Einsatz von Windkraftanlagen auf der ganzen Welt ist ein Schlüsselfaktor für die wachsende Nachfrage nach Magneten. Die australische Lynas Corporation, die REEs wie Neodym und Dysprosium abbaut, schätzt, dass Windkraft in den nächsten fünf Jahren 30 % des weltweiten Wachstums der PMSG-Produktion ausmachen könnte. Dies werde vor allem durch Strukturreformen in China vorangetrieben, die die Produktion und die schnelle Einführung kohlenstoffarmer Technologien wie Elektrofahrzeuge einschränken, fügt sie hinzu.

Die gute Nachricht ist, dass diese erhöhte Nachfrage nach Permanentmagneten dazu beitragen wird, technologische Innovationen und Recycling voranzutreiben und den Bedarf an der Förderung neuer Reserven zu verringern. Allerdings wird dieser Prozess einige Zeit in Anspruch nehmen, und der wirtschaftliche Nutzen für die Sammlung ausgedienter Magnete aus stillgelegten Windkraftanlagen oder Elektrofahrzeugen wird erst dann realisierbar, wenn die Technologie weit verbreitet ist.