Intelligente Rotorblätter passen sich unterschiedlichen Windstärken schnell an

„Smart Blades“ sind mitdenkende Rotorblätter an Windrädern, die die Windströmung rasch erkennen und lenken können. Bislang scheuten Anlagenhersteller ihren Einsatz – aus Sorge vor höheren Kosten und Fehleranfälligkeit. Der neu gegründete Forschungsverbund Windenergie will jetzt praxistaugliche Smart Blades entwickeln. Zuverlässig und effizient sollen sie sein.

Forscher arbeiten an neuartigen Rotorblättern, die sich schnell an unterschiedliche Windstärken anpassen können. Dadurch wird die Effizienz der Windkraftanlagen erhöht.

Foto: BMU / Thomas Härtrich

Die Rotorblätter gängiger Windräder können sich nur sehr langsam an unterschiedliche Windstärken anpassen. Mit einer Länge von bis zu 85 Metern umdrehen sie eine Kreisfläche, die mit 22.670 Quadratmetern so groß ist wie mehrere Fußballfelder oder der Petersplatz in Rom. Dabei kann die Differenz innerhalb des einströmenden Windfeldes schon mal 20 oder 40 Meter pro Sekunde bei einem Sturm betragen. Eine solche Windböe lässt sich innerhalb der Rotorblätter nicht ausgleichen. Sie schaffen es nicht, sich aktiv und individuell den verschiedenen Windstärken anzupassen, damit bei jeder Umdrehung der Wind effizient genutzt werden kann. Betreiber von Windkraftanlagen drehen daher bei zu starken Böen die Rotorblätter komplett aus dem Wind heraus. Dies führt zu hohen Stillstandszeiten.

Auch bei starkem Wind Strom in das Netz einspeisen

Deshalb sollen künftig neue „intelligente“ Rotorblätter mit Blatthinterkanten und beweglichen Vorderflügeln verwendet werden.

Das Smart Blade passt sich der Windstärke an. Durch eine bewegliche Hinterkante, einen Vorflügel und Klappen im Rotorblatt lenkt das intelligente Rotorblatt die Windströmungen um.

Quelle: DLR

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Diese können ihre Form verändern und den Wind mit ihren Klappen so umlenken, dass Böen gezielt genutzt und damit Leistungsschwankungen verringert werden können. Ein leichteres Design, das zudem aerodynamisch optimiert ist, soll zudem die Lebensdauer einer Windkraftanlage erhöhen und zur Reduzierung von Material- und Logistikkosten führen. In der Luftfahrt wird diese Art der aktiven Technologie bereits erprobt. Die Herstellung der Smart Blades soll nicht mehr kosten als die bisheriger Rotorblätter.

Anlagenbauer fürchten noch die Anwendung der Smart Blades in der Windenergie. Der aktive Mechanismus der Rotorblätter könnte zu einer höheren Fehleranfälligkeit und einer intensiveren und teureren Wartung führen.

Forschungskooperation bündelt Know-how für effizientere Windkraftanlagen

Eine jetzt gegründete Forschungskooperation von über 600 Wissenschaftlern aus drei verschiedenen Bereichen will mit ihrem gebündelten Know-how beweisen, dass der Einsatz von Smart Blades im Gegenteil die Effizienz von Windkraftanlagen steigert. Rotorblätter sollen noch mehr bewegliche Teile erhalten, um sich noch besser den Windverhältnissen anzupassen. Der Forschungsverbund Windenergie des Fraunhofer Institut für Windenergie und Energieystemtechnik IWES, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen haben einen entsprechenden Kooperationsvertrag unterzeichnet. Das Bundesumweltminiterium fördert das Projekt „Smart Blades – Entwicklung und Konstruktion intelligenter Rotorblätter“ über eine Laufzeit von 39 Monaten mit zwölf Millionen Euro. Die Politik erhofft sich durch den Verbund wegweisende Impulse für die Zukunft der erneuerbaren Energien in der On- und Offshore-Windenergie.

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