Stromerzeugung
20.12.2018

Windenergie: Kommt der Zweiblatt- oder der Multirotor?

Foto: Monika Rößiger
Peter Dalhoff leitet das Teilprojekt "X-Multirotor" als Professor an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Hamburg.

Immer größer, immer effizienter: Hersteller haben die Leistung konventioneller Windturbinen drastisch gesteigert. Für die nächste Entwicklungsstufe arbeiten Ingenieure an neuen Rotorkonzepten.

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Die „Heliade-X“ des US-amerikanischen Herstellers GE wird mit zwölf Megawatt die stärkste Windkraftanlage der Welt sein – vorerst, denn Ingenieure tüfteln bereits an Turbinen mit einer Leistung von bis zu 20 Megawatt. Und an neuen Rotorkonzepten. Das gängige Dreiflügelprinzip hat sich über viele Jahre bewährt. Doch nun lohnt sich offenbar, über andere Varianten nachzudenken. An der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) in Hamburg machen Hersteller und Wissenschaftler genau das im Projekt „X-Rotor“, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird. Sie arbeiten sowohl an Multirotor-Konzepten mit mehreren Windrädern auf einer Anlage als auch an Zweiblatt-Rotoren.

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Letztere hatten manche in der Branche schon abgehakt – nicht zuletzt wegen des „Growian“, eines gescheiterten zweiflügeligen Projekts in den Achtzigerjahren. Ziel des heutigen Forschungsvorhabens an der HAW sei ein „ganzheitlicher Vergleich zwischen 20-MW-Zwei- und Dreiblattanlagen für den Offshore-Bereich“, sagt die Professorin Vera Schorbach, die das Teilprojekt leitet, im Gespräch mit bizz energy. „Das ist nach wie vor eine Forschungslücke, die wir mit Hilfe unserer Untersuchungen zu schließen hoffen.“

Renaissance des Zweiflüglers?

Zweiflügler böten Vorteile beim Material und bei der Logistik, die geringere Kosten bedeuteten, sagt Schorbachs Mitarbeiter Fabian Anstock: „Schon in der Herstellung ist der Rotor günstiger, weil er weniger Material braucht.“ Ein Zweiflügler für den Offshore-Einsatz könne zudem an Land vormontiert werden und später im Betrieb auf See von einem größeren Hubschrauber angeflogen werden als eine Dreiblattanlage, weil kein drittes Rotorblatt den Helikopter behindere. „Das vereinfacht die Wartung“, sagt Anstock.

(Lesen Sie auch: Enercon will mit niederländischer Hilfe effizienter werden)

"Growian" hieß diese deutsche Erprobungsanlage mit zwei Rotorblättern in den
Achtzigerjahren. Damals erwies sich das Konzept als nicht praxistauglich. Mit dem
Know-How und den Materialien von heute könnten Zweiflügler für Hersteller wieder
interessant werden. Foto: CC BY-SA 4.0/Thyge Weller
Moderne Regelungstechnik und mechanische Komponenten wie die sogenannte Pendelnabe, machten die Dynamik eines Zweiflüglers inzwischen auch besser beherrschbar als es früher möglich war. Die Pendelnabe erlaubt es, den Winkel des Rotors um wenige Grad zu verstellen, womit sich die Belastung der Anlage verringern lässt.

Am wichtigsten ist den HAW-Forschern aber, eine direkte Vergleichbarkeit mit dem innovativen Dreiblatt-Konzept zu schaffen, das europäische Wissenschaftler im Gemeinschaftsprojekt „Innwind“ unter Führung der Technischen Universität Dänemark erdacht haben. Als Referenz gilt den Ingenieuren in der Hansestadt deshalb die 20 Megawatt-Turbine von Innwind mit einem Rotordurchmesser von 252 Metern.

Im ersten Schritt reduzieren sie die Zahl der Rotorblätter auf zwei und versuchen, die Leistungsäquivalenz durch eine höhere Rotationsgeschwindigkeit sowie eine veränderte Blattbreite herzustellen. In der zweiten und dritten Phase verändern sie weitere Komponenten, etwa indem sie vom Luv- zum Leeläufer übergehen, der sich auf der windabgewandten Seite der Turbine dreht oder indem sie eine Pendelnabe einfügen. Bei jedem Schritt werden die Stromgestehungskosten errechnet, mithin der wichtigste Faktor für die Windkraftanlagenhersteller.

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Keywords:
Windenergie | Offshore | Innovation
Ressorts:
Technology

Kommentare

Der "Growian" hatte nur einen Flügel.

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