Scharfe Kante verbessert Aerodynamik von Rotorblättern

13.06.2025

Quelle: E & M powernews

Ein Projekt der FH Kiel zur aerodynamischen Optimierung von Rotorblättern ermöglicht auch bei bestehenden Anlagen eine Leistungssteigerung. Neue Rotorblätter bringen vier Prozent mehr. 
 
Kleine Änderungen am Zuschnitt von Rotorblättern ermöglichen eine große Leistungssteigerung. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsprojekt an der FH Kiel. Das Team um Projektleiter Professor Alois Schaffarczyk arbeitete an einer aerodynamischen Optimierung der Rotorblätter von Mega-Windkraftanlagen. In Kooperation mit dem Unternehmen Deutsche Windguard Engineering aus Varel und der Aerovide aus Rendsburg untersuchten die Forschenden ein Rotorblatt der Zehn-Megawatt-Klasse. 

Die Nabenhöhe dieser Anlagen 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.“ Die Forschenden entwickelten eine speziell gefertigte Rotor-Hinterkante, die den Widerstand im inneren Teil des Blattes reduziert.

Vier Prozent mehr Stromausbeute

„Alle Berechnungen und auch die Versuche im Windkanal haben belegt, dass wir so eine Leistungssteigerung der Anlage um bis zu vier Prozent erreichen“, sagte Schaffarczyk. Außerdem habe das Team zusätzliche aerodynamische Hilfsmittel verwendet, die beispielsweise bei Wartungsarbeiten auch nachträglich installiert werden könnten und ebenfalls die Leistung steigerten. Dies ermögliche es, die Stromerträge aus Offshore-Windkraft auch aus bestehenden Anlagen zu erhöhen.

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat die Forschungen an der Fachhochschule Kiel mit rund 235.000 Euro gefördert. DBU-Generalsekretär Alexander Bonde nannte einen „ökologisch verträglichen Ausbau der Windparks“ und die „Optimierung der Windkraftanlagen durch innovative Technologien“ als Ziel.

Höhere Effektivität als Puzzleteil der Energiewende

Die Effektivitätssteigerung bestehender Technologien sei für die Umsetzung der Ausbauziele ein wichtiger Beitrag, unterstrich der Projektleiter. Das sei ein „wichtiges Puzzleteil der Energiewende“. Die Ergebnisse ihrer Untersuchungen haben die Forschenden frei zugänglich im Internet veröffentlicht. Das Unternehmen Aerovide plant, die Anwendung des innovativen Designs. Im Rahmen einer kommerziellen Konzeptstudie wurde es laut Firmenangaben bereits in ein Rotorblatt integriert, um eine komplette Anlagensimulation durchzuführen.

In den deutschen Hoheitsgewässern in Nord- und Ostsee waren laut dem Bundesverband Windenergie (BWE) Ende 2024 insgesamt 1.639 Windräder mit einer Gesamtleistung von 9.200 MW installiert. Die Ausbauziele sehen vor, bis 2030 mindestens 30.000 MW, bis 2035 mindestens 40.000 MW und bis zum Jahr 2045 mindestens 70.000 MW Offshore-Leistung zu installieren. Laut dem Bundesverband Windenergie Offshore (BWO) könnten damit ab 2045 jährlich etwa 220 Milliarden kWh Strom erzeugt werden. Das entspricht der Hälfte des deutschen Stromverbrauchs im Jahr 2024.

Die Untersuchungsergebnisse der FH Kiel stehen im Internet bereit.
 
Autorin: Susanne Harmsen