Blattspitzen steigern die Effizienz von Windkraftanlagen
Windkraftanlagen sind hoch komplizierte Systeme, sollen sie doch aus einer ständig schwankenden und unberechenbaren Energiequelle elektrische Energie von möglichst konstanter Leistung gewinnen. Schon die Rotorblätter solcher Anlagen sind keine einfache Angelegenheit, denn sie weisen über ihre Länge weder konstante Leistungswerte noch eine konstante aeroelastische Stabilität auf. Da sowohl der Turm als auch die Rotorblätter bei bestimmten Frequenzen nachschwingen, ist es von großer Wichtigkeit, dass die Rotorblätter nicht mit der charakteristischen Frequenz des Turmes vibrieren. Strukturelle dynamische Eigenschaften wie diese könnten zu einer Dämpfung der Rotorblattkräfte oder zu Resonanzerscheinungen führen, die die gesamte Windkraftanlage zerstören könnte. Um die Rotorgeschwindigkeit zu überwachen und in einem sicheren Betriebszustand zu halten, sind außerdem diverse Sicherheitsmerkmale erforderlich, so z.B. der Einbau von drei Bremsen unterschiedlichen Typs, der Einsatz verschiedener Sensortechnologien und ein Mechanismus, der als passive Blattspitzenverstellung bezeichnet wird. Dieser Mechanismus steuert die Rotordrehzahl, berechnet die Windrichtung und Rotordrehzahlmehrmals pro Sekunde und nimmt gegebenenfalls Veränderungen des Blattanstellwinkels vor, so dass der Rotor aerodynamisch abgebremst und die Gesamtanlage vor einer Beschädigung geschützt wird. An diesen passiven Mechanismen zur Blattspitzenverstellung müssen allerdings häufige Wartungsarbeiten durchgeführt werden, da ihr ununterbrochenes und zuverlässiges Funktionieren von größter Wichtigkeit ist, damit es nicht zu kritischen Betriebsstörungen an der Windkraftanlage kommt. Da diese Wartungsarbeiten schwierig, die Verstellmechanismen aber von größter Bedeutung sind, waren die Hersteller von Windkraftanlagen sehr an der Entwicklung einer besser funktionierenden passiven Blattspitzenverstellung interessiert, die weniger Reparaturaufwand erfordert und eine höhere Beständigkeit gegenüber Materialermüdung aufweist. Im Rahmen des TENTORTUBE-Projekts wurden neue Untersuchungen auf dem Gebiet der Kohlefaser-Epoxy-Verbundwerkstoffe gestartet und innovative Geometrien sowie flexible Harzsysteme in der Hoffnung entwickelt, die Ermüdungsbeständigkeit dieser Mechanismen zu erhöhen. Das gegenwärtige TENTORTUBE-Produkt hat zwar noch nicht die Erprobungsphase hinter sich gebracht, doch rechtfertigen ermutigende Ergebnisse auf der Basis der viel versprechenden Materialeigenschaften und des prognostizierten aeroelastischen Verhaltens die Fortführung der Erprobung und die Weiterentwicklung dieser passiven Blattspitzenverstellung.
