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Europäer nehmen Windturbinenentwicklung in Angriff

Forscher am Risø DTU (dem National Laboratory for Sustainable Energy an der Technical University of Denmark) und ihre europäischen Kollegen haben herausgefunden, wie sich das Design von Windturbinen im Hinblick auf mehr Zuverlässigkeit abändern lässt. Umfassende Messungen der ...

Forscher am Risø DTU (dem National Laboratory for Sustainable Energy an der Technical University of Denmark) und ihre europäischen Kollegen haben herausgefunden, wie sich das Design von Windturbinen im Hinblick auf mehr Zuverlässigkeit abändern lässt. Umfassende Messungen der Lastverteilung eines 10 m langen Rotorblatts einer Windturbine unter normalen Windbedingungen haben es dem Team ermöglicht, präzise Informationen über die Windströmung auf der Oberfläche des Windturbinenblatts zusammenzutragen. Die Forschungsarbeiten sind Teil von zwei EU-finanzierten Projekten: UPWIND und TOPFARM, die mit 14,6 Mio. EUR bzw. 1,7 Mio. EUR finanziert werden. Das Team unter Leitung von Helge Aagaard Madsen und Christian Bak vom Fachbereich Windenergie der Risø DTU gehörten auch Forscher der Unternehmen Vestas, LM Glasfiber und DONG Energy aus Dänemark und Siemens aus Deutschland. LM Glasfiber entwickelte das Rotorblatt mit 350 Messpunkten u.a. in Form von Drucksensoren und Mikrofonen. Diese wurden mit dem Messlabor am Fuß des Rotorblatts verbunden. Das norwegische Unternehmen Det Norske Veritas (DNV) überprüfte die Sicherheitsberechnungen für die Windturbine. DNV zufolge beträgt die maximale Windgeschwindigkeit, mit der die Turbine laufen sollte, 15 Meter pro Sekunde (m/s). Bemerkenswert ist auch, dass das Experiment nur bei völlig trockenem Wetter durchgeführt werden konnte. Das Team konnte 12 Messzeiträume von Ende Frühjahr bis Ende Sommer nutzen und so umfangreiches Datenmaterial sammeln. "Unsere Messungen sind gegenwärtig mit Abstand die umfassendsten und da sie im Freien und an einer Windturbine im Industriemaßstab durchführt wurden, berücksichtigen sie die Auswirkungen von Turbulenzen und Blattrotationen sowie Elastizität", erklärt Dr. Helge Aagaard Madsen. "Sie sind zweifellos für die gesamte internationale Windenergieforschung wertvoll. Außerdem haben wir sozusagen die Luftströmungen auf dem Rotorblatt mit 60 Mikrofonen 'abgehört' und 50.000 Messungen pro Sekunde durchgeführt. Dadurch erhielten wir ein äußerst genaues Bild davon, wie der Wind auf den Blättern in Last umgewandelt wird, d.h. wir haben einen Einblick darin gewonnen, was der Nutzung von Windkraft zugrunde liegt." Den Forschern zufolge besteht eines der Ziele des Experiments darin, eine Grundlage für den Entwurf des optimalen Rotorblattprofils zu schaffen. Hierbei muss ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Empfindlichkeit der Konstruktion gefunden werden. Außerdem muss sichergestellt werden, dass konsistent die maximale Menge an Energie erzeugt wird. Das Team setzt seine Messungen in diesem Monat fort. Es hofft, herauszufinden, worin der Unterschied zwischen den Eigenschaften eines Rotorblattprofils an einer Windturbine im Industriemaßstab im Freien und den Eigenschaften eines ähnlichen Profils unter kontrollierten Windbedingungen in einem Windkanal besteht. Risø DTU testete auch einen laserbasierten Windscanner, der Teil des Projekts UPWIND (Integrated Wind Turbine Design) war, das unter dem Themenbereich "Nachhaltige Entwicklung, globale Veränderungen und Ökosysteme" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) mit bis zu 14,6 Mio. EUR finanziert wurde. Die Forscher erklärten, dass sie mit dem Scanner dreidimensionale Messungen der Windgeschwindigkeiten, Windrichtung und Turbulenzen um eine Windturbine messen konnten. Das Ziel von UPWIND ist die Entwicklung großer Windturbinen für den Onshore- und Offshore-Einsatz. Mit Hilfe eines anderen Lasers konnte das Team, die Geschwindigkeitsverteilung im Rotorluftstrom messen. Die erzielten Ergebnisse waren Teil des TOPFARM-Projekts (Next generation design tool for optimisation of wind farm topology and operation), das unter demselben Themenbereich mit 1,7 Mio. EUR finanziert wurde.

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