Lokale Strömungsbeeinflussung an Rotorblättern von Windenergieanlagen
Aufgabe / Zielsetzung
Die begrenzte Anzahl von attraktiven Standorten für Windenergieanlagen (WEA) hat den
Einsatz immer längerer Rotorblätter zur Folge, deren Lebensdauer maßgeblich von
der Bauteilermüdung beeinflusst wird. Wesentliche Faktoren hierbei sind das Wirken
dynamischer Windlasten (Böen) sowie die Anregung durch die Anregung beim „Turmdurchgang“ des Rotorblattes.
Hinterkantenklappen am Rotorblatt einer WEA
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines fluidtechnisch aktuierten Klappensystems für die Hinterkante von Rotorblättern, das eine dynamische lokale Beeinflussung der Rotorblattumströmung ermöglicht. Das Klappensystem soll in der Lage sein, die Folgen der auf das Rotorblatt wirkenden dynamischen Windlasten zu verringern, dass in der Folge eine längere Haltbarkeit der Rotorblätter oder eine kostengünstigere Auslegung und Fertigung erreicht werden kann.
Wesentliche Herausforderungen dabei ist Anbindung der Klappe an das Rotorblatt, die
Haltbarkeit der eingesetzten Komponenten unter den rauen Umgebungsbedingungen
sowie der Blitzschutz des Gesamtsystems.
Lösungsweg
Entwurf eines Versuchsstands zur Bauteilprüfung
In domänenübergreifender Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus den Kerngebieten Polymerwerkstoffe, Rotorblattentwicklung und Optimierung / Reparatur / Instandhaltung von WEA wird eine strömungsbeeinflussende fluidisch aktuierte Hinterkantenklappe für ein 44 Meter langes Rotorblatt einer 1,5 MW WEA entwickelt und an einem Prototypen umgesetzt. Ein für den systematischen Test des Prototypen zu entwickelnder Prüfstand zeigt Stärken und Schwächen des entwickelten Konzepts auf und erlaubt eine Bewertung des Potentials der entwickelten Lösung.
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes "Entwicklung und Inbetriebnahme eines hydraulischen Aktorsystems für die Aktuierung einer Hinterklappe an einem Flügelsegment einer Windenergienlage" (Förderkennzeichen KF2452606HM4), welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wurde.
Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem Leibnitz Institut für Polymerforschung e. V., WindNovation GmbH und cp.max Rotortechnik GmbH realisiert.