Wie Timken den perfekten Sturm nutzte — und die Windenergie wirtschaftlicher machte

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Wie Timken den perfekten Sturm nutzte — und die Windenergie wirtschaftlicher machte

Die Windenergietechnik hat sich im Laufe des letzten Jahrzehnts entscheidend verbessert, als Windkraftanlagen sich zu gigantischen technischen Meisterwerken entwickelten, die hoch über die Landschaft hinausragen oder auf dem Meer schwimmen. Eine einzige Windturbine kann heute Tausende von Häusern mit Strom versorgen. Die Kosten für Herstellung, Betrieb und Recycling über die 20- bis 25-jährige Lebensdauer einer Turbine amortisieren sich nach Angaben des Global Wind Energy Council (GWEC) in nur 3 bis 6 Monaten.

In seinem Market-Update 2017 erklärte das GWEC, „Die Windenergie befindet sich in einem raschen Übergang zu einer vollständig kommerzialisierten, nichtsubventionierten Technologie, die am Markt gegen etablierte, stark subventionierte fossile und kerntechnische Energielieferanten erfolgreich bestehen kann.“ China war 2017 mit Windenergieinvestitionen von 107 Mrd. USD weltweit führend, dicht gefolgt von den USA, Deutschland, Großbritannien und Indien. Nach Angaben der American Wind Energy Association (AWEA) wird der Anteil der Windenergie am Stromverbrauch in den USA bis zum Jahr 2020 10 % betragen; zur Zeit werden bereits 26 Millionen Häuser in 41 Bundesländern mit Strom aus Windkraftanlagen versorgt.

Timken hat bei dieser Entwicklung eine wichtige Rolle gespielt und mit Windenergiekunden und -partnern zusammengearbeitet, um die Größenordnung und Performance zu liefern, die für eine wirtschaftliche Nutzung der Windenergie erforderlich sind. In den letzten 10 Jahren ist das Timken Windenergiegeschäft von 20 Mio. USD auf 150 Mio. USD angestiegen, nicht zuletzt dank der branchenweiten Anerkennung der Führungsrolle und technischen Innovationskraft von Timken.

Das Timing war entscheidend für den Einstieg von Timken in die Windenergie

Da Wartungsarbeiten an einer 150 m hohen oder 25 km vor der Küste schwimmenden Windturbine äußerst aufwendig sind, legen Kunden heute großen Wert auf zuverlässige, wartungsfreie Lösungen für den Antriebsstrang der Turbine. Das war jedoch nicht immer der Fall.

Ajay Das, Vice President für Strategie und Geschäftsentwicklung bei Timken, wurde bereits 2007 mit der Entwicklung des Windgeschäfts des Unternehmens Timken beauftragt. Mit zunehmender Turbinengröße nahm auch die Komplexität des Designs zu — und die vorhandenen Konstruktionen waren den Anforderungen nicht mehr gewachsen. Turbinen mit einer erwarteten Lebensdauer von 20 Jahren benötigten bereits nach 7 bis 10 Jahren Hauptüberholungen ihrer Getriebe, bei Kosten von mindestens 300.000 USD oder 1,2 Mio. USD über die Turbinen-Lebenszeit.

Ajay Das, Vice President für Strategie und Geschäftsentwicklung bei Timken, war für den Einstieg des Unternehmens in das Windenergiegeschäft 2007 verantwortlich.

„Und genau zu diesem Zeitpunkt stieg Timken ein“, sagt Ajay Das. Als die Turbinen noch kleiner waren, waren die an den Wälzlagern anliegenden Lasten nicht so hoch und die Turbinenkonstrukteure konnten mit suboptimalen Lagerlösungen davonkommen. Timken bediente den Markt sehr selektiv, bis Turbinen Multi-Megawatt-Kapazität erreichten. Dann wurde klar, dass Investitionen in technisch höher entwickelte Lager den Lifecycle-Wert einer Turbine drastisch erhöhen könnten.

„In Wind zu investieren war eine Entscheidung, bei der es um mehrere Millionen Dollar ging“, sagt Ajay Das, und zu diesem Zeitpunkt war die Zukunft der Industrie durchaus nicht gesichert. „Trotzdem beschlossen wir, dass dies eine Gelegenheit war, die wir uns nicht entgehen lassen konnten.“

2010 eröffnete das Unternehmen ein neues Werk in China, um ultragroßbohrige Wälzlager für ein chinesisches Windenergieunternehmen zu liefern. Ajay Das leitete außerdem die Umrüstung und Expansion von Anlagen in den USA, in Wuxi, China, in Chennai, Indien, und in Ploiesti, Rumänien.

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Timken entwickelt Lösungen für die weltweit größten Windturbinen.

Ausbau des Windenergiemarkts durch Kostensenkung

Während der 120-jährigen Unternehmensgeschichte waren Timken Führungskräfte immer besonders stolz darauf, technisch anspruchsvolle Aufgaben zu lösen, die nicht jeder bewältigen kann. Das war auch bei der Windenergie nicht anders.

„Das schwächste Glied in der Kette waren die Wälzlager, jedenfalls zu Beginn“, sagt Ajay Das. Um den übermäßigen Verschleiß windabwärts in Angriff zu nehmen, entwickelten Timken Ingenieure ein Kegelrollenlagerdesign, in dem beide Rollkörperreihen die Radial- und Axialbelastung zu gleichen Teilen aufnehmen. Verschleißfeste Beschichtungen von Timken gewährten zusätzlichen Schutz gegen Micropitting (Graufleckigkeit) und bei Schmierungsproblemen.

Mit der Beteiligung der Timken Ingenieure verbesserten sich die Aussichten für Windenergie schnell. AWEA berichtete 2017, dass die operativen Kosten für Windparks im Laufe der letzten sieben Jahre um zwei Drittel gesunken waren. In Regionen mit sehr guter Windqualität werden Turbinen mit einer Leistung von weniger als einem Megawatt jetzt durch größere Turbinen mit drei bis fünf Megawatt Leistung ersetzt. „Plötzlich erzeugt derselbe Wind am gleichen Standort wesentlich mehr Strom“, sagt Ajay Das.

Die Kombination der technischen Herausforderungen und der kontinuierlichen globalen Ausrichtung auf erneuerbare Energien passt gut in das Timken Geschäftsmodell. „Während die installierte Basis der Timken Windenergieprodukte ständig wächst”, sagt Ajay Das, „stehen wir bei den Aftermarket-Möglichkeiten gerade erst am Anfang. Die Aftermarket-Nachfrage wird sich bis 2020 verdoppeln, verglichen mit 2017“, sagt er. „Wir sind über unsere Vertriebspartner äußerst erfolgreich und verkaufen Ersatzteile für unsere ursprünglichen Anlagen sowie Teile für Nachrüstungen an Anlagen unserer Mitbewerber.“

Timken investiert auch weiterhin in Windenergie und entwickelt innovative Lagerausführungen für Windturbinen, die erwiesenermaßen eine längere Lebensdauer haben und weniger verschleißanfällig sind. Heute stellt sich das Timken TDI-Kegelrollenlager auf der Hauptwelle in Windturbinen den Herausforderungen des Windes wie kein anderes Lager. Dieses Lager war das Ergebnis einer zehnjährigen Zusammenarbeit unserer Ingenieure und Kunden. Es wurde als optimales Lager für Windturbinen mit Dreipunktlagerung des Maschinenstrangs konzipiert und verlängert Lifecycle und Performance der weltweit größten Turbinen.

Timken nutzt außerdem nichtorganische Investitionen, mit von Groeneveld entwickelten Schmieranlagen für Windkraftanlagen, Kupplungen von Lovejoy und AeroTorque Drehmomentbegrenzern. Alle diese Produkte dienen zur effizienten Leistungsübertragung von den Rotorblättern an den Generator hinter der Hauptwelle — und zwar zuverlässig unter einigen der schwierigsten Einsatzbedingungen der Welt.

Ein Modell für die Erschließung neuer Märkte — bewährt in mehr als 100 Jahren

Die Herstellung immer größerer Windkraftanlagen und ihre Verlagerung offshore vergrößert auch die technischen Herausforderungen, und das wiederum ist günstig für Timken, wie Ajay Das erläutert. „Timken beteiligt sich oft an Anwendungen, bei denen die Wahrscheinlichkeit und die Kosten des Scheiterns sehr hoch sind. Kunden kommen in diesen Situationen mit hohem Risiko zu uns, weil sie wissen, dass sie von uns eine zuverlässige Lösung bekommen.“

Mit diesem Spielbuch in der Hand führt Ajay Das Timken weiterhin in neue und aufstrebende Märkte, in denen die Herausforderungen zu finden sind, die Timken Ingenieure gerne meistern. Robotik ist da nur ein Beispiel. „Es gibt heute so viele Unternehmen, die an der Entwicklung von Cobots arbeiten“, sagt Das (Cobots sind Roboter, die kollaborativ mit Menschen arbeiten). „Aber der Antriebsstrang muss extrem präzise, extrem leicht und extrem energieeffizient arbeiten. Timken überlegt zur Zeit künftig an diesen Anwendungen zu arbeiten.“

Timken sieht außerdem enormes Wachstum in solartechnischen Anwendungen sowie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, wo Antriebsstränge in hohem Maße keimfrei bleiben müssen. „Wir suchen weiterhin nach Herausforderungen in diesen aufstrebenden und wachstumsstarken Industrien“, sagt Ajay Das, „und wir erweitern unser Geschäft in diesen Segmenten sowohl organisch als auch nichtorganisch.“

Wie beim Wind, beginnt auch hier das Spielbuch mit der technischen Herausforderung mit hohem Risiko. Wenn die Herausforderung bewältigt ist, schließt sich das Wachstum des resultierenden Produkts in der installierten Basis an. Danach verkauft Timken Ersatzteile durch seine Aftermarket-Vertriebspartner für nachhaltige Erträge und Rentabilität.

„Das ist unser typisches Modell“, sagt Ajay Das. „Wir haben es seit 120 Jahren immer wieder neu erfunden. Es dient zur fortwährenden Diversifizierung und Verjüngung unseres Unternehmens. Wo auch immer in der Welt technische Innovationen stattfinden — es gibt immer einen Bedarf für den richtigen Antriebsstrang und die richtige Technologie des Reibungsmanagements. Timken ist einzigartig positioniert, um die anspruchsvollsten Herausforderungen zu meistern.“