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Gewichtsoptimiertes Rotorblatt für die Windkraft

Ein Rotorblatt einer Windkraftanlage mit 75 Metern Länge, was einen Rotordurchmesser von etwa 154 ergibt, beträgt etwa 25 Tonnen. um sich das ein wenig besser vorstellen zu können: Ein 154-Meter-Rotor überstreicht eine Fläche von 18.600 Quadratmetern - eine Fläche von zweieinhalb Fußballfeldern. 25 Tonnen - so schwer wie 12 BMW X5 sind nicht gerade wenig, für ein Produkt dieser Abmessungen aber ein Leichtgewicht.

Rotorblatt-System Gewichtsoptimiertes Rotorblatt

Im Gegensatz dazu haben Windkraftanlagen mit vielen Rotorblättern einen optimalen Wirkungsgrad bei schwachen Windverhältnissen. Einen sehr guten gangbaren Weg erhält man, wenn bei geringer Windgeschwindigkeit die Rotorblattlänge lang ist und die Oberfläche eines Blattes groß gewählt wird. Indem ein Rotorblatt längenvariabel ausgelegt wird, kann es mit etwa 25% Verstelllänge die überstrichene Fläche auf 150% vergrößern, wobei der Lastangriffsmoment etwa die Hällfte der Verstelllänge nach aussen rückt. Zweckmäßiger Weise kann das Rotorblatt teleskopartig ineinander verschiebbare Abschnitte aufweisen, die die Länge des Blattes variieren. Mit großen Rotorflächen optimiert man Erträge an vorwiegend windarmen Standorten. Turbinen mit 142 Meter Rotordurchmesser und Uniqueline Veneer Rotorblättern haben ausgestreckt etwa 24.550 m2 überstrichene Fläche, das ist eine um mehr als 55 Prozent vergrößerte überstrichene Rotorfläche als mit eingefahrenen Flügeln (15.836 m2). Und somit auch einen für das Binnenland einsetzbaren verbesserten Wirkungsgrad.

Rotorblätter - Gebilde aus glasfaserverstärktem Kunststoff

Die Rotorblätter einer herkömmlichen Windenergieanlage bestehen heute vorwiegend aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GfK) und werden in Halbschalen-Sandwichbauweise hergestellt. Weitere Materialien um Rotorblätter zu fertigen sind Polyurethanschaum oder Balsaholz. Materialien dieser Art werden bevorzugt in Mittellagen oder minderbeanspruchten Zonen verwendet. Zunehmend findet sich ein weiterer noch höher zugfester Stoff, Carbonfaser. Kohlefaserverbundstoffe sind noch höher belastbar - bei niedrigerem Gewicht.

Rotorblätter als Abbild der Natur

Moderne Rotorblätter sind heute vorwiegend der Natur abgeschaut. Teilweise wird intensiv die Natur beobachtet und kopiert. Etwa das Obeflächenstrukturierte Rotorblatt ist ein Produkt, dem die Vielzahl an natürlichen Effekten der Tiere einverleibt wurde. Beispielsweise das Federkleid eines Vogels hat zu seiner Tragfähigkeit und Fläche ein erstaunlich geringes Gewicht.

Wellenform - Rotorblatt

Die Wellenform ist ähnlich eines Fachwerkes eine leichte, unverschieblich ausgestaltete, und dennoch robuste Bauweise. Insbesondere wenn ein Sandwichelement mit sinusförmig ausgebildeter Kernlage eingesetzt wird, ist von höchster Belastungsresistenz die Rede. In den Blattschalen der Rotorbätter sind einige dieser Elemente übereinander angeordnet, in dessen Wellentälern Raum für Verstärkungsfasern ist. Mit dieser Bauweise ist ein wesentlich leichteres Windturbinenblatt zu erwarten, insbesondere wenn als Verstärkungsfasern Kohlenstofffasern Verwendung finden.