Stille Windturbinen
Windenergie gehört weltweit zu den Energietechnologien mit dem größten Wachstum und Befürworter sagen, der aus dieser gewonnene Strom sei sauber und umweltfreundlich. Einer der Nachteile, die von den Kritikern am häufigsten genannt werden, ist die Lärmbelästigung. Weil von den Turbinen ein beständiges Brummen zu hören ist, werden sie nicht vollständig betrieben, wodurch Beschwerden der Anwohner entgegengewirkt wird. Ein Teilbetrieb beeinträchtigt allerdings die Energieleistung. Eine Forschergruppe vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) entwickelte ein Dämpfungssystem, mit dem das nervtötende Geräusch beseitigt wird. Das Team vom IWU in Dresden arbeitet zusammen mit Forschern von der Schirmer GmbH, der ESM Energie- und Schwingungstechnik Mitsch GmbH und der Dr. Ziegler Engineering GmbH an diesem Projekt, das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert wird. Die Forscher sagten, die Geräusche entstehen durch die Bewegung der Rotorblätter und durch Zahnräder, die Schwingungen im Getriebe hervorrufen. "Ähnlich wie beim Surren einer Mücke empfindet man diese Einzeltöne als besonders störend", erklärte IWU-Forscher André Illgen. Wenn die Turbinen nicht mit voller Kapazität laufen, rotieren sie langsamer, was zu weniger Stromertrag führt. Um dieses Problem zu lindern, kann unter anderem ein zusätzliches Dämpfungssystem installiert oder das Getriebe ausgetauscht werden. Den Forschern zufolge könnten diese Möglichkeiten aber zu teuer sein. Und die derzeitig genutzten, passiven Dämpfungssysteme sind nicht besonders wirksam, insbesondere weil sie nur Geräusche in einer bestimmten Frequenz absorbieren. Kopfschmerzen bereitet auch die Tatsache, dass die Brummfrequenz wechselt, weil derzeitige Windenergiekonverter ihre Rotationsgeschwindigkeit an die Windgeschwindigkeit anpassen, um maximale Leistung zu garantieren. Egal, welche Maßnahmen getroffen werden, die Brummgeräusche erfüllen nach wie vor die Umgebung. "Das System reagiert selbstständig auf Frequenzwechsel und dämpft Geräusche - egal wie schnell sich die Windenergieanlage dreht", erläuterte Illgen. Der Unterschied zwischen den derzeitigen Systemen und der Entwicklung des Teams besteht darin, dass bei letzterer Piezoaktoren verwendet werden, die elektrischen Strom in mechanische Bewegung umwandeln und damit "Gegenschwingungen" produzieren. Dieses "Gegengeräusch" ist den Schwingungen der Turbine genau entgegengesetzt und löscht diese aus, bemerken die Forscher. Diese Aktuatoren sind an den Auflagern des Getriebes angebracht, die dieses mit dem Mast verbinden. Ein integriertes Sensorensystem stellt außerdem sicher, dass die Aktuatoren sich an die jeweilige Geräuschfrequenz anpassen. "Sie messen laufend die Schwingungen, die im Getriebe auftreten, und geben die Ergebnisse an das Steuerungssystem des Aktuators weiter", sagte der wissenschaftlicher Mitarbeiter. Nach Abschluss der ersten Projektphase bereiten sich die Forscher nun auf den Start von Feldversuchen vor.
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