Formbare Rotorblätter für maximale Energieausbeute

24. April 2013 | Bianca Brieden

HEIDELBERG - Eine Energieproduktion aus Windkraft ist unumgänglich bei der Energiewende. Umso wichtiger ist eine hohe Effizienz. Wenn bei einer hohen Effizienz gleichzeitig die Wartungskosten der Anlage gesenkt werden können, wäre das ein großer Erfolg. Genau daran wird zurzeit hart gearbeitet.

Hohe Kosten durch Verschleiß

Scheinbar drehen sich die Rotoren von Windkrafträdern immer gleichförmig im Kreis. Doch dieser Schein trügt. Je nach Position der Rotorblätter und Windstärke handelt es sich um ganz unterschiedliche Belastungen, die das Material porös machen. Nach und nach kann es somit zu Rissen kommen. Zwar werden solche Risse in der Regel rechtzeitig erkannt, sodass es nicht zum Herabfallen solcher Teile kommen kann. Doch der Verschleiß lässt die Kosten für Windkraftanlagen in die Höhe schnellen.

Kluge Rotorblätter

Die Lebensdauer eines Windrads liegt derzeit bei etwa 20 Jahren. Ein Team der Universität Kassel möchte diese Lebensspanne verlängern. Gleichzeitig wird daran geforscht, wie die Energieausbeute maximiert werden kann. Die Wissenschaftler setzen dabei auf sogenannte „kluge Rotorblätter“. Diese sollen sich den unterschiedlichen Belastungen eines Rotorblattes anpassen können.

Belastung deutlich gestiegen

Bei jedem Windrad weht unten weitaus weniger Wind als am höchsten Punkt. Je nach der Gesamthöhe der Anlage durchlaufen die Rotorblättermehr oder weniger viele unterschiedliche Belastungszonen. Ältere Anlagen haben eine Nabenhöhe (die Nabe ist das Verbindungsstück zwischen Rotorblättern und dem Rest der Windkraftanlage) von nur etwa 50 Metern. Heutzutage sind Anlagen mit einer Nabenhöhe von 160 Metern keine Seltenheit. Bei einer Länge der Rotorblätter von 60 Metern, handelt es sich um eine 220 Meter hohe Anlage. Mit jedem Meter, die diese Anlagen in den vergangenen Jahren gewachsen sind, stieg selbstverständlich auch die Belastung und Anforderung.

Bisherige Möglichkeiten

Bisher können die Rotoren der Windräder nach der aktuellen Windrichtung ausgerichtet werden. Sogar die Rotorblätter können teilweise verstellt werden, sodass sie im aktuell günstigsten Winkel stehen. Dies ist jedoch recht schwierig und umständlich, wenn man bedenkt, dass ein einzelnes Rotorblatt mehrere Tonnen wiegt. Innerhalb der kurzen Zeit eines Umlaufs können kaum Anpassungen vorgenommen werden. Wissenschaftler suchen darum nach tragbareren Lösungen.

Smart Structures

Zurzeit wird danach geforscht, ob aktive Materialen („smart structures“) das Problem lösen können. Diese Materialien sollen selbst die Form des Rotorblattes anpassen können. Sobald sich die Windverhältnisse ändern, sollen die Materialen die Form so verändern, dass es nicht mehr zu einer Überbelastung kommen kann, während gleichzeitig die Energieausbeute maximiert wird. Um diese komplizierte Technologie verwirklichen zu können, werden elektrische Einbauteile auf der Oberfläche der Windräder montiert. Diese messen die aktuelle Windstärke und Krafteinwirkung und senden Signale zur Formveränderung aus. Dabei soll nicht die gesamte Form des Rotorblattes verändert werden. Es würde reichen, wenn sich die Hinterkante anpassen kann. Um sich das vorzustellen kann man an die Klappen der Flügel eines Flugzeuges denken, die zur Landung ausgefahren werden.

Hoffentlich kann die neue Technologie schon bald angewandt werden. Die Windräder müssten bei Sturm später abgeschaltet werden und sogar bei geringen Windgeschwindigkeiten könnte Energie erzeugt werden. Dies wäre ein großer Schritt für die Energiewende.

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Autor: Bianca Brieden

Kontakt:
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Telefon: 0800 66 99 088
E-Mail: presse@prizewize.de
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