Elastische Windrotoren steigern Stromausbeute

Dank der höheren Effizienz und Kostensenkungen bei der Herstellung soll Strom aus Windkraft noch in diesem Jahrzehnt preiswerter sein als Strom aus Kohlekraftwerken, wie die Zeitschrift Pictures of the Future in ihrer aktuellen Ausgabe berichtet.

Die neue Generation von Rotorblättern ist leicht geschwungen wie ein arabisches Schwert. Sie soll in den USA ab 2012 in Serie gehen.

Wegen der Krümmung biegt sich das Blatt unter Windlast und verdreht sich gleichzeitig, wobei sich die Belastung auf den Rotor reduziert. Das ist ein Vorteil gegenüber heute starren Blättern. Auf offener See treffen Luftmassen von mehr als 100 Tonnen je Sekunde aus unterschiedlichen Richtungen auf die Rotoren. Die elastischen Blätter können sich besser und flexibler anpassen. Die Druckbelastung wird deutlich reduziert – das Material verschleißt weniger, und die Lebensdauer steigt.

Als Alternative können Rotorblätter größer werden und damit mehr Energie produzieren, ohne dass die aerodynamische Belastung wesentlich zunimmt. Das neue Rotorblatt ist mit 53 Metern vier Meter länger als das Vorgängermodell. Das bedeutet fünf Prozent mehr Energieausbeute.

Beim Design legten die Experten von Siemens Wind Power viel Wert darauf, weniger Material einzusetzen, um damit das Eigengewicht zu verringern. Gegenüber dem Vorgänger ist das neue Rotorblatt je nach Materialauswahl bis zu 500 Kilogramm leichter. Dabei war die größte Herausforderung, trotz geringerem Gewicht und Materialeinsparung, die notwendige Stabilität zu gewährleisten.

Die besseren aerodynamischen Eigenschaften sind vor allem der computerbasierten Optimierung der äußeren Form der Rotorblätter und vielen Tests unter realen Bedingungen zu verdanken. Daneben wird der Herstellungsprozess verbessert. Bislang werden zahlreiche Lagen aus Glasfasergewebe in Handarbeit ausgelegt, geformt, verklebt und in riesigen Schalen, die Sandkastenformen ähneln, gebacken.

In Zukunft soll dies verstärkt automatisiert werden. Damit sollen die Produktionskosten der Flügel um 40 Prozent sinken – die Windanlage wird kostengünstiger und der Preis pro Kilowattstunde Windstrom sinkt. (IN 2011.11.5)