Dichtungstechnik für Wind, PV und Wasserkraft

Dichtungen für erneuerbare Energien sind unscheinbare, aber zentrale Komponenten in Windenergieanlagen, Photovoltaiksystemen und Wasserkraftwerken. Wie aus dem Whitepaper von Freudenberg Sealing Technologies hervorgeht, müssen sie Dichtheit, Materialbeständigkeit und lange Lebensdauer unter teils extremen Umgebungsbedingungen sicherstellen. Der Anspruch ist hoch: Dichtungen sollen Leckagen verhindern, hohe mechanische Beanspruchungen aufnehmen, Schmierstoffe zuverlässig einschließen und Medien wie Wasser, Salzwasser, Ozon, UV-Strahlung oder Staub widerstehen. Gleichzeitig werden in den betrachteten Anwendungen Lebenszyklen von 20 Jahren und mehr erwartet.

Marcel Schreiner, Global Segment Director, Energy bei Freudenberg Sealing Technologies, beschreibt die Ausgangslage so: „Die Anforderungen an Dichtungen im Bereich der erneuerbaren Energien sind enorm: sie müssen extremen Umgebungsbedingungen und hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten. Gleichzeitig werden von den elastischen Alleskönnern Lebenszyklen von 20 Jahren und mehr erwartet – von den Betreibern von On- und Offshore-Windparks und Wasserkraftwerken ebenso wie von den Betreibergesellschaften flächendeckender Photovoltaik-Anlagen. Freudenberg Sealing Technologies ist seit Jahrzehnten Innovationstreiber der globalen Dichtungsindustrie. In dieser Zeit haben wir gelernt, dass Wissen sich nur dann vermehrt, wenn man es teilt. Dadurch, dass wir bereits in frühen Phasen der Technologie- und Anlagenentwicklung eng mit unseren Kunden zusammenarbeiten, entstehen Werkstoff-Innovationen und Dichtungskonzepte, die sicher, normgerecht und nachhaltig sind. Mit diesem Whitepaper geben wir einen Einblick in die Anforderungen an- und Leistungsmöglichkeiten von Dichtungslösungen. Wir zeigen auf, welche Werkstoffe wo eingesetzt werden, lassen Branchen-Experten zu Wort kommen und stellen Links zu weiterführenden Informationen bereit. Damit möchten wir Ihre professionelle Arbeit unterstützen und freuen uns über ein Feedback von Ihnen, um die Whitepaper-Serie bedarfsgerecht zu erweitern.“

Welche Dichtungen Windenergieanlagen benötigen

In Windenergieanlagen sind Dichtungen an vielen Stellen im Einsatz. Das Whitepaper nennt unter anderem Hauptlager, Blattverstellung, Hauptgetriebe, Maschinenhaus, Azimutbremsen, Azimutlager, Hydraulikaggregate, Rotorbremsen sowie Offshore-Komponenten wie Transition Piece, Airtight Platform und Auftriebsmodule.

Gerade an Land und insbesondere auf See herrschen extreme Umgebungsbedingungen. Leckageprävention, Sicherheit und Langlebigkeit gelten deshalb als entscheidend, um versteckte Kosten zu vermeiden und Wartungsintervalle innerhalb der vorgesehenen Zyklen zu ermöglichen. Bei neuen Windparks ebenso wie bei Retrofit-Projekten können mangelhafte Dichtungen zu Ausfällen bei der Energieausbeute und hohen Wartungskosten führen.

Die Werkstoffauswahl hängt laut Whitepaper von Temperaturbereich, abzudichtendem Medium, Schmierstoffverträglichkeit, Umgebungsbedingungen und Lastkollektiv ab. Für Hauptlager kommen je nach Öl- oder Fettschmierung Werkstoffklassen wie HNBR, NBR und PU infrage. Bei Blattlagern spielt NBR eine zentrale Rolle, während für elektrische Blattverstellungen FKM und NBR sowie für Hauptgetriebe FKM genannt werden.

Werkstoffe zwischen Ozon, UV-Strahlung und Salzwasser

Für Dichtungen in der Windenergie zeigt das Whitepaper eine breite Materiallandschaft. NBR steht für Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und wird als häufig eingesetztes Elastomer beschrieben. HNBR ist ein durch Hydrierung modifizierter NBR und bietet im Vergleich zu NBR eine höhere Ozon-, thermische und Oxidationsbeständigkeit sowie sehr gute Verschleißfestigkeit.

PU überzeugt durch Schmierstoff- und Ozonbeständigkeit, Tieftemperaturverhalten, Verschleißbeständigkeit und mechanische Festigkeit. FKM wiederum wird wegen chemischer und thermischer Beständigkeit für Anwendungen mit höheren thermischen Anforderungen genannt, etwa im Hauptgetriebe oder bei Simmerringen.

Für Offshore-Anwendungen kommen weitere Werkstoffklassen hinzu. EPDM wird im Bereich statischer Flachdichtungen am Transition Piece eingesetzt und zeichnet sich durch Wärme-, Witterungs-, Ozon-, UV- und Salzwasserbeständigkeit aus. Für Auftriebsmodule schwimmender Windkraftanlagen wird NR beschrieben. Diese Werkstoffe müssen über 25 Jahre seewasserbeständig sein, Drücken von bis zu 10 bar und mehr standhalten sowie eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 80 °C aufweisen.

Wie Prüfverfahren die Windenergie-Dichtungen weiterentwickeln

Bei Dichtungen für Windkraftanlagen gewinnen Fertigungs- und Prüfverfahren an Bedeutung. Jens Kuhnert, Business Development Manager bei Freudenberg Sealing Technologies, verweist im Whitepaper auf die besonderen Belastungen im Feld: „Wenn man einmal mit seinem Kunden oben auf dem Turm einer Windkraftanlage gestanden hat, weiß man: hier wirken Kräfte, die unter normalen Testbedingungen nicht modellierbar sind. Um solche Bedingungen nachzustellen, braucht man eine Großring-Testanlage für entsprechend großformatige Dichtungen, die tatsächlich alle Parameter der Dichtungen unter realen Bedingungen prüft. Und genau so einen Großteile-Prüfstand haben wir im September 2025 in Hamburg in Betrieb genommen. Mit dieser Anlage sind wir in der Lage, die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Dichtungen auch unter maximal erwartbaren Lasten zu testen.

Wenn wir die neue Großring-Prüfanlage als Entwicklungsprüfstand einsetzen, können wir innerhalb kurzer Zeit neu entwickelte Werkstoffe oder Profilformen unter Berücksichtigung der relevanten Kundenspezifikationen auf ihre Funktionalität testen. Zudem lassen sich alle relevanten Produkteigenschaften vor dem Serieneinsatz überprüfen. Das bringt uns im Hinblick auf die gewünschte Performance einen großen Schritt nach vorne.

Aber wir haben noch mehr zu bieten. Denn die Unternehmen entlang der gesamten Windenergie-Prozesskette sind zu einer kontinuierlichen Kostenreduktion gezwungen. Dem tragen wir Rechnung, indem wir unsere Produktionsverfahren kontinuierlich optimieren. Wir haben entlang der gesamten Produktionskette eine hohe Prozesssicherheit–und einen hohen Industrialisierung-Standard erreicht – beispielsweise bei unseren Seventomatic®-Dichtungen. Zudem haben wir in den Produktionsverfahren ein weiteres Branchen-Highlight entwickelt: für Hauptlageranwendungen können wir jetzt auch extrudierte Dichtungen im Werkstoff HNBR liefern. Dafür wurde in eine neue Salzbad Extrusionsanlage investiert. Gleichzeitig haben wir weitere Produktinnovationen und Verfahren in der Entwicklung. Damit sind wir für künftige Anforderungen in der Windkraft gut gerüstet.“

Welche Anforderungen Photovoltaik-Dichtungen erfüllen

In der Photovoltaik nennt Freudenberg Dichtungen für Solarstecker beziehungsweise Verbindungsstecker sowie Dichtungen für Wechselrichter. Dazu gehören Kabeleinführungsdichtungen aus EPDM, Kabelausführungsdichtungen und Gehäusedichtungen.

Solar Panels werden laut Whitepaper inzwischen in jeder Klimazone und an vielen unterschiedlichen Standorten installiert. Damit steigen die Anforderungen an Dichtungslösungen, die UV-Strahlung, Witterungseinflüsse und teils extreme Temperaturschwankungen aushalten müssen. Zugleich bildet die jeweils geltende Brandschutzverordnung ein verbindendes Element bei der Werkstoffauswahl.

Für Solarstecker nennt das Whitepaper Silikonverbindungen. Ihre Fähigkeit, Temperaturwechselzyklen im Tag-Nacht- oder Sommer-Winter-Verlauf zu überstehen, macht sie für diese Anwendung geeignet. Silikon wird als synthetisches Polymer beschrieben, das aus Silizium, Sauerstoff und weiteren chemischen Elementen besteht. Das Grundmaterial bietet hohe Elastizität, Temperaturbeständigkeit sowie Widerstandskraft gegen Feuchtigkeit und Chemikalien.

Für Wechselrichter beziehungsweise Inverter wird EPDM hervorgehoben. Der Werkstoff bietet hohe Witterungs- und UV-Beständigkeit und wird im Whitepaper mit einer wartungsfreien Lebensdauer von 30 Jahren beschrieben. Die eingesetzten Werkstoffe verfügen über Freigaben nach UL1703 und UL157. Für maximale Werkstoff-Performance setzt Freudenberg hier auf peroxidische Vernetzung.

Warum Spritzguss für Photovoltaik-Dichtungen wichtig ist

Das Spritzgießverfahren, auch Injection Molding, wird im Whitepaper als führendes Verfahren für elastische Dichtungen wie O-Ringe für Solarstecker und Verbindungsstecker beschrieben. Es ermöglicht große Stückzahlen identischer Teile in kurzer Zeit und mit gleichbleibend hoher Qualität. Der Prozess reicht von der Werkstoffauswahl und Mischung, etwa mit Liquid Silicone Rubber und funktionalen Zusatzstoffen, über Dosierung, Plastifizierung, Injektion und Vulkanisation bis zum Entformen und Tempern. Entscheidend ist dabei, dass die Dichtung ihre endgültige Elastizität, Formstabilität und den geforderten Druckverformungsrest erreicht.

Carsten Grauel, Standortleiter bei Freudenberg Sealing Technologies, erklärt dazu: „Im Bereich des Spritzgussverfahrens haben wir 2023 das Qualitätsmanagement neu gedacht und am Standort Öhringen eine automatische Sichtkontrolle eingeführt, die durch eine künstliche Intelligenz gesteuert wird. Dieses neue Verfahren der Qualitätssicherung hat sich insbesondere in der Massenfertigung unserer Dichtungskomponenten bewährt. Die automatische Sichtkontrolle hebt unsere Qualitätssicherheit global auf ein neues Level.“

Welche Dichtungen Wasserkraftwerke im 24/7-Betrieb brauchen

Wasserkraftwerke liefern maximale Energieerträge im 24/7-Betrieb. Dichtungen, Führungen und Gleitbuchsen sind dort entscheidend, damit Turbinen und Generatoren dauerhaft arbeiten können. Genannt werden unter anderem Laufwasserkraftwerke, Ausleitungskraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Kavernenkraftwerke und Gezeitenkraftwerke. Für den zuverlässigen Betrieb von Francis-, Kaplan-, Pelton- und Propeller-Turbinen werden zahlreiche Dichtungselemente benötigt. Dazu zählen Führungsringe, Dehnmanschetten, Drehzapfen von Leitschaufeln und Klappen, Generator-Schulterdichtungen, Flansche, Hydraulikspeicher, Kolbendichtungen, Labyrinthdichtungen, Leitschaufeldichtungen, O-Ringe, Stangendichtungen, Stützringe und Turbinen-Schulterdichtungen. Bei Dichtungen in Wasserkraftwerken handelt es sich laut Freudenberg im Wesentlichen um klassische Hydraulikdichtungen. Sie müssen extremen Drücken standhalten, Leckagen minimieren und eine nachhaltige Energieerzeugung in verschiedenen Wasserkraftumgebungen unterstützen.

Werkstoffauswahl nach Süßwasser, Eis, Salzwasser und Strömung

Die Werkstoffauswahl in Wasserkraftwerken richtet sich nach Medium, Temperatur, Druck und Bewegungsgeschwindigkeit. Für Süßwasseranwendungen nennt das Whitepaper NBR, PU und PTFE. NBR weist eine gute Wasserbeständigkeit auf, PU bietet Abriebfestigkeit und Haltbarkeit, PTFE ist chemisch inert und reibungsarm.

In eisigen Umgebungen müssen Dichtungen über lange Zeit geschmeidig und flexibel bleiben. Hier nennt Freudenberg EPDM, Silikonkautschuk und PTFE mit Füllstoffen. Bei Salzwasser, etwa in Wellen- und Gezeitenkraftwerken, werden FKM, EPDM und PTFE genannt. Diese Werkstoffe sollen chemischer Belastung, Korrosion, UV-Strahlung und dem Medium Salzwasser standhalten. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, turbulenten Strömungsverhältnissen und Vibrationen sind robuste Werkstoffe gefragt. Das Whitepaper nennt PEEK, FKM und verstärktes PTFE. Sie sollen dynamischen Belastungen standhalten, Verschleiß reduzieren und die Dichtungswirkung unter Vibrationen aufrechterhalten.

Wie Sonderfertigung Ausfallzeiten in Wasserkraftwerken reduziert

Wasserkraftwerke stellen besondere Anforderungen an Dichtungsgeometrien. Hier werden vor allem Stangendichtungen, Kolbendichtungen, Abstreifer und Führungsringe eingesetzt. Diese Dichtungen werden in unterschiedlichsten Größen nachgefragt, teils mit Durchmessern von drei Metern und mehr, und üblicherweise maßkonfektioniert. Für Bestandsanlagen gilt: Normgrößen gibt es häufig nicht. In teilweise 100 Jahre und älteren Bauwerken sind laut Whitepaper noch Dichtungen aus Naturkautschuk und frühen synthetischen Materialien montiert, die ersetzt werden müssen. Je nach Medium und Umgebungstemperatur werden spezifische Dichtungen vorwiegend aus EPDM, FKM sowie NBR oder HNBR gefertigt.

Scott Sharpless, Global Key Account Manager, Power/Energy bei Freudenberg Sealing Technologies, beschreibt die operative Herausforderung so: „In Wasserkraftanlagen werden Präzisionsdichtungen, Führungen und Gleitbuchsen benötigt, die üblicherweise nicht in Standardgrößen verfügbar sind. Und oft werden wir gerufen, wenn eine zentrale Dichtung außerhalb der vorgesehenen Wartungszyklen ausgewechselt werden muss. Genau für diese Zwecke sind wir 2024 mit unserer Freudenberg Xpress-Fertigung live gegangen. Mit diesem Service können wir schnell maßgeschneiderte Dichtungen fertigen – oft bereits innerhalb von 24 bis 48 Stunden. Damit minimieren wir Ausfallzeiten für die Wasserkraftanlagen-Betreiber und unterstützen dringende Wartungsarbeiten mit präzisionsgefertigten Dichtungen aus nachhaltigen und langlebigen Werkstoffen.“

Normen und Richtlinien bleiben ein zentraler Faktor

Für Dichtungen in erneuerbaren Energien gilt eine breite Normen- und Richtlinienlandschaft. Bei Windenergieanlagen werden unter anderem internationale und europäische Normen wie API-Standard 691, IEC 61400-5:2020/AMD1:2025, ISO 37:2023 und DIN EN IEC 61400-8:2024 genannt. Für Photovoltaikanlagen führt das Dokument europäische und internationale Regelwerke wie DIN EN 13501-1, DIN EN 62108 VDE 0126-33:2008-07, E DIN EN IEC 62446-1 VDE 0126-23-1:2025-02, IEC TS 62804-1:2025, IEC TS 63126:2025, IPC 8701 und UL 94 auf.

Bei Wasserkraftwerken reicht die Auswahl von der EU-Wasserrahmenrichtlinie 2000/60/EG über ISO 20816-5:2018, DIN EN ISO 14001:2015-11 und ATEX-Zertifizierung bis zu DNV-ST-0164 Tidal Turbine, FERC, ISO 7986 Hydraulic fluid power, REACH und RoHS. Der gemeinsame Nenner: Dichtungen müssen nicht nur technisch funktionieren, sondern auch regulatorische Anforderungen erfüllen.

Dichtungstechnik wird zum Baustein der Energieanlagen-Verfügbarkeit

Das Whitepaper macht deutlich: Dichtungen für erneuerbare Energien sind keine austauschbaren Nebenkomponenten. Sie entscheiden mit über Betriebssicherheit, Wartungsaufwand, Lebensdauer und Anlagenverfügbarkeit. In Windenergieanlagen stehen dynamische Belastungen, Offshore-Bedingungen und lange Serviceintervalle im Fokus. In der Photovoltaik dominieren Witterungs-, UV-, Temperatur- und Brandschutzanforderungen. In der Wasserkraft kommen hohe Drücke, Sondergrößen, Medienbeständigkeit und schnelle Ersatzteilfertigung hinzu. Damit rücken Werkstoffkompetenz, Dichtungsdesign, Prüfverfahren und Fertigungsqualität in den Mittelpunkt. Genau dort setzt die Entwicklung an: Hochleistungswerkstoffe und angepasste Dichtungskonzepte sollen Energieanlagen langlebiger, wartungsärmer und verlässlicher machen.

Erstellt mit Material von FST