Schallquellen bei Windkraftanlagen: Mechanik
Die Schallentwicklung bei Windkraftanlagen ist auf zwei verschiedene Quellen zurürckzuführen: Geräusche, die von der Mechanik stammen und die wir auf dieser Seite behandeln, und Geräusche aufgrund aerodynamischer Vorgänge , die auf der nächsten Seite besprochen werden.
Mechanische Schallquellen
Mechanische Geräusche entstehen, wenn Metallteile aneinanderschlagen oder sich aneinander reiben. Das kann z.B. im Getriebe, bei den Wellen oder im Generator einer Windkraftanlage passieren.
Anlagen aus den frühen Achzigerjahren oder davor erzeugen mechanische Geräusche, die man in ihrer unmittelbaren Umgebung oder im schlimmsten Fall bis zu einer Entfernung von 200 m (600 ft.) hören kann.
Eine Studie über die F&E-Aktivitäten der dänischen Hersteller von Windkraftanlagen aus dem Jahre 1995 zeigte, daß mechanischer Schall von keinem Erzeuger mehr als Problem betrachtet wird. Daher wird in diesem Bereich keine Forschung mehr betrieben. Der Grund dafür lag darin, daß die Geräuschentwicklung innerhalb von drei Jahren auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes gefallen war, was auf eine verbesserte Technik zurückzuführen war.
Geräuschreduktion beim Getriebe
Getriebe für Windkraftanlagen sind heute keine industriellen Standard-Getriebe mehr, sondern sie werden speziell für den leisen Betrieb von Windkraftanlagen konstruiert. Das bedeutet, daß die Zahnräder des Getriebes einen halbharten, flexiblen Kern aufweisen, während die Zähne gehärtet sind und eine hohe Widerstandsfähigkeit sowie eine lange Lebensdauer aufweisen.
Man erreicht dies durch Erhitzen der Zahnräder nach dem Schleifen der Zähne und anschließendem langsamen Abkühlen in einer Umgebung mit hohem Kohlenstoffgehalt. Der Kohlenstoff dringt dabei in die Oberfläche des Metalls ein und sorgt für einen hohen Kohlenstoffgehalt und eine große Dauerhaftigkeit der Metalloberfläche, während die Stahllegierung im Inneren des Zahnrades weicher bleibt.
Analyse mit Hilfe der Strukturdynamik
Wenn Sie mit dem Auto, dem Flugzeug oder der Bahn unterwegs sind, ist Ihnen sicher schon aufgefallen, daß verschiedene Teile in Resonanz geraten und so den Geräuschpegel anheben (z.B. beim Armaturenbrett eines Autos oder bei einem Fenster in der Bahn).
Beim Design von modernen Anlagen berücksichtigt man heute, daß die Rotorblätter als Membranen wirken können, wenn sie durch die Vibrationen von Gondel und Turm angeregt werden.
Wie im Abschnitt Forschung und Entwicklung des Streifzuges erklärt wird, machen die Hersteller von Windkraftanlagen heutzutage Simulationen mit Computermodellen, bevor sie die Anlagen wirklich bauen. Dadurch wird sichergestellt, daß die Vibrationen der verschiedenen Teile nicht zu einer Schallverstärkung führen.
Wenn wir uns den Chassisrahmen der Gondel einer modernen Windkraftanlage ansehen, werden wir seltsam anmutende, sinnlos erscheinende Löcher entdecken. Diese Löcher wurden gebohrt, um zu verhindern, daß der Rahmen mit den restlichen Komponenten der Anlage mitschwingt.
Schalldämmung
Schalldämmung spielt bei den meisten modernen Windkraftanlagen, die heute auf dem Markt sind, keine wesentliche Rolle mehr, obwohl sie nützlich sein kann, um mittel- bis hochfrequenten Schall zu unterdrücken. Im allgemeinen scheint es jedoch effizienter zu sein, die Geräusche an ihrer Quelle zu bekämpfen, also in der Struktur der Anlage selbst.
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Letzte Änderung 10. Mai 2003
http://www.windpower.org/de/tour/design/quietma.htm
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