Rotorblätter
Änderung der Windgeschwindigkeit bedeutet Änderung der Windrichtung relativ zum Rotorblatt
Auf diesem Bild sehen wir ein Rotorblatt, das wir von der Nabe genommen haben, und wir blicken auf der Leeseite des Blattes (windabgewandte Seite) von der Blattwurzel gegen die Blattspitze. Der Wind in der Umgebung weht mit einer Geschwindigkeit zwischen z.B. 8 und 16 m/s (von unten nach oben), während sich die Blattspitze nach links dreht.
Die Animation zeigt deutlich, daß sich der Anströmwinkel an der Blattwurzel (gelbe Linie) weitaus stärker verändert als an der Blattspitze (rote Linie), wenn man die Windgeschwindigkeit variiert. Wenn der Wind so stark wird, daß aufgrund des steileren Anströmwinkels
Strömungsabriß
eintritt, dann wird dieser zunächst an der Blattwurzel in Erscheinung treten.
Richtung des Auftriebs
Nun schneiden wir das Rotorblatt bei der gelben Linie. In diesem Querschnittbild zeigt der graue Pfeil in Richtung des erzeugten Auftriebes in diesem Punkt. Der Auftrieb steht senkrecht zur Windrichtung. Wie wir sehen können, zieht der
Auftrieb
das Blatt teilweise in die vorgesehene Richtung, d.h. nach links. Er bewirkt aber auch eine Biegebeanspruchung des Rotors.
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Blattprofile (Querschnitte)
Wie man sieht, erinnern die Rotorblätter einer Windkraftanlage stark an die Flügel eines Flugzeugs. In der Tat verwenden Konstrukteure von Rotorblättern oft klassische Flügelprofile von Flugzeugen für den äußersten Bereich ihrer Rotorblätter.
Die dickeren Profile im Bereich der Blattwurzel hingegen werden speziell für Windkraftanlagen konstruiert. Bei der Wahl von Rotorprofilen muß eine Vielzahl von Kompromissen eingegangen werden: Auftriebs- und Strömungsabrißverhalten, die Fähigkeit des Profils, auch bei leichter Verschmutzung der Oberfläche zufriedenstellend zu arbeiten (was in Gegenden mit wenig Regen ein Problem sein kann).
Materialien für Rotorblätter
Moderne Rotorblätter von großen Windkraftanlagen werden aus glasfaserverstärktemKunststoff (GFK) hergestellt, z.B. aus glasfaserverstärktem Polyester oder Epoxid.
Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung von Kohlefaser oder Aramid (Kevlar), doch gewöhnlich sind solche Blätter für große Anlagen unwirtschaftlich.
Holz, Holz-Epoxid oder Holz-Faser-Epoxid-Verbundwerkstoffe sind noch nicht in den Markt eingedrungen, obwohl in diese Richtung noch entwickelt wird. Stahl- und Aluminiumlegierungen sind in bezug auf Gewicht und Materialermüdung gleichermaßen benachteiligt. Diese Materialen werden derzeit nur für sehr kleine Anlagen verwendet.
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Letzte Änderung 10. Mai 2003 http://www.windpower.org/de/tour/wtrb/blades.htm |