Windkraftanlagen: Wieviele Rotorblätter?
Warum keine gerade Zahl von Rotorblättern?
Heute vermeiden Windkraftingenieure bei großen Anlagen Designs mit einer geraden Zahl von Rotorblättern. Der wichtigste Grund dafür ist die Stabilität der Anlage. Ein Rotor mit einer ungeraden Zahl von Blättern (mindestens drei) kann bei der Berechnung der dynamischen Eigenschaften wie eine Scheibe behandelt werden.
Ein Rotor, welcher aus einer geraden Zahl von Blättern besteht, stellt ein Stabilitätsproblem für eine Anlage mit steifer Struktur dar. Der Grund: Im Augenblick, wo das oberste Blatt infolge der größten Windbelastung zurückgebogen wird, durchfährt das unterste Rotorblatt den Windschatten vor dem Turm.
Das Dänische Konzept mit drei Blättern
Die meisten modernen Windkraftanlagen haben drei Rotorblätter und sind Luvläufer (der Rotor befindet sich auf der dem Wind zugewandten Seite des Turmes). Zur
Windnachführung
werden Elektromotoren verwendet. Diese Konstruktion wird normalerweise als das klassische Dänische Konzept bezeichnet und hat sich als Standard eingebürgert, an dem andere Konzepte gemessen werden. Der weitaus größte Teil der verkauften Anlagen weist dieses Konzept auf. Die Grundlage dafür bildet die berühmte
Gedser-Anlage.
Ein weiteres Charakteristikum ist die Verwendung eines
Asynchrongenerators.
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Konzepte mit zwei Rotorblättern
Konzepte mit zwei Rotorblättern bieten den Vorteil, daß man sich die Kosten für ein Blatt und natürlich auch dessen Gewicht erspart. Dennoch haben sie Probleme, in den Markt einzudringen; teilweise deshalb, weil sie für den gleichen Energieertrag eine höhere Drehzahl benötigen. Das ist ein Nachteil hinsichtlich der Schallentwicklung und dem visuellen Erscheinungsbild (fällt eher auf). In der letzten Zeit haben einige Hersteller, die traditionellerweise Anlagen mit zwei Blättern gefertigt haben, auf das dreiblättrige Design umgestellt.
Anlagen mit einem oder zwei Rotorblättern erfordern eine kompliziertere Konstruktion mit einem schwenkbaren Rotor (Taumelrotor), wie das Bild zeigt. Der Rotor muß schwenkbar sein, um zu starke Stöße auf die Anlage zu verhindern, wenn der Rotor den Turm passiert. Deshalb ist der Rotor auf eine Welle montiert, die senkrecht auf die Hauptwelle (Antriebswelle) steht und mit dieser mitrotiert. Dieses Konstruktion kann zusätzliche Stoßdämpfer erforderlich machen, um das Anschlagen der Rotorblätter am Turm zu verhindern.
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Konzepte mit einem Rotorblatt
Jawohl, Anlagen mit nur einem Rotorblatt existieren, und sie ersparen uns die Kosten für ein weiteres Blatt! (Dem Ingenieur ist nichts zu schwör). Einblättrige Windkraftanlagen sind nicht sehr weit verbreitet, weil die Probleme ihrer zweiblättrigen Kollegen für sie noch in verstärkter Form gelten.
Zusätzlich zu ihrer höheren Drehzahl, der Schallentwicklung und der gesteigerten Auffälligkeit benötigen sie noch ein Gegengewicht auf der anderen Seite der Nabe, um den Rotor zu balancieren. Das macht natürlich den Vorteil des geringeren Gewichts im Vergleich zur Ausführung mit zwei Rotorblättern zunichte.
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Letzte Änderung 10. Mai 2003 http://www.windpower.org/de/tour/design/concepts.htm |