Forschende aus Kiel erhöhen Leistung von Offshore-Windanlagen

Kleine Änderungen ermöglichen große Leistungssteigerung

Das Team um Projektleiter Prof. Dr. Alois Schaffarczyk arbeitete an einer aerodynamischen Optimierung der Rotorblätter von Mega-Windkraftanlagen. Schaffarczyk: „Moderne Windräder sind zwar schon nach aerodynamischen Gesichtspunkten designt – doch besonders für den inneren Teil der Rotorblätter an der Rotornarbe gibt es Optimierungspotenzial.“ In Kooperation mit dem Unternehmen Deutsche Windguard Engineering GmbH aus Varel und der Aerovide GmbH aus Rendsburg untersuchten die Forschenden ein Rotorblatt der Zehn-Megawatt-Klasse. Diese Windkraftanlagen sind speziell für den Offshore-Einsatz konzipiert, was auch an ihren beeindruckenden Abmessungen deutlich wird: Die Nabenhöhe beträgt über 140 Meter, der Durchmesser der Rotoren von der Laufbahn einer Spitze zur anderen umfasst rund 200 Meter, die Rotorblätter sind mehr als 90 Meter lang. Der vom Team untersuchte Bereich betrifft die inneren 15 Meter des Rotors, so der Projektleiter. Schaffarczyk: „Bei solchen Dimensionen können auch schon kleine Änderungen eine große Steigerung der effektiven Leistung ermöglichen.“

Forschenden gelingt Leistungssteigerung durch Innovation

Genau dies ist dem Team um Schaffarczyk während der Projektlautzeit gelungen: Dem Projektleiter zufolge reduziert eine speziell gefertigte Rotor-Hinterkante den Widerstand im inneren Teil des Blattes deutlich: „Alle Berechnungen und auch die Versuche im Windkanal haben belegt, dass wir so eine Leistungssteigerung der Anlage um bis zu vier Prozent erreichen.“ Außerdem habe das Team zusätzliche aerodynamische Hilfsmittel verwendet, die beispielsweise bei Wartungsarbeiten auch nachträglich installiert werden könnten und ebenfalls die Leistung steigerten. Projektleiter Schaffarczyk: „Wenn die Ausbauziele für erneuerbare Energien auch nur annähernd erreicht werden sollen, ist bereits die Steigerung der Stromerträge um ein bis vier Prozent unverzichtbar. Denn allein dadurch können zahlreiche zusätzliche Haushalte mit klimafreundlichem Strom versorgt werden.“ Das sei ein „wichtiges Puzzleteil der Energiewende“. Die Ergebnisse ihrer Untersuchungen haben die Forschenden frei zugänglich im Internet veröffentlicht. Zudem plant das Unternehmen Aerovide die Anwendung des innovativen Designs. Im Rahmen einer kommerziellen Konzeptstudie wurde es laut Firmenangaben bereits in ein Rotorblatt integriert, um eine komplette Anlagensimulation durchzuführen.