Windkraftindustrie
Größer geht nicht, effizienter schon

Lange Zeit lief die Entwicklung in der Windkraftindustrie vor allem in eine Richtung: Die Anlagen wurden immer größer. Doch langsam aber sicher gerät die Technik an die Grenzen des Wachstums. Jetzt geht es um neue Werkstoffe, Flügelprofile und Generatoren.

DÜSSELDORF Der Erfolg war beachtlich: Leistete jede in Deutschland neu installierte Turbine im Jahr 1992 im Mittel gerade 180 Kilowatt, war es im Jahr 2000 bereits mehr als ein Megawatt. Heute liegt die Leistung einer mittleren Neuanlage bei zwei Megawatt, während die größten Maschinen sogar schon sechs Megawatt erreichen.

Doch bei Nabenhöhen von bis zu 135 Metern und Rotordurchmessern von 126 Metern - das sind die Daten einer Sechs-Megawatt-Anlage aus dem Hause Enercon - gerät die Technik langsam aber sicher an die Grenzen des Wachstums. Entsprechend stehen nun andere Entwicklungsziele im Fokus. Zum Beispiel wird an neuen Werkstoffen gearbeitet.

„Leichter, stabiler, langlebiger", das seien die Schlagworte der Zukunft, sagt Klaus Öhlbüttel, Leiter der Abteilung Technik beim Bundesverband Windenergie (BWE). Das könne auch zu einer Rückbesinnung auf metallische Werkstoffe führen. So werde das Maschinenhaus heute mitunter nicht mehr aus Glasfaserkunststoff, kurz GFK, sondern aus Aluminium gefertigt.

Fortschritte aber gibt es auch bei der Konzeption der Flügelprofile. Denn die heutigen Formen der Rotorblätter sind noch lange nicht am physikalischen Optimum angelangt. Enercon, Marktführer in Deutschland, hat daher seine Flügelform modifiziert: „Durch eine veränderte Geometrie nutzen die Blätter auch den inneren Teil der Rotorkreisfläche und steigern die Energieausbeute erheblich", heißt es bei dem Anlagenbauer in Aurich. Auch die Schallemissionen würden dadurch reduziert. Dass die Vermeidung von Strömungsgeräuschen und die Ertragssteigerung Hand in Hand gehen, liegt nahe: Luftgeräusche sind immer die Folge von verlustbringenden Turbulenzen.

Optisch erkennbar ist, dass Enercon die Spitzen der Flügel abgewinkelt hat. Damit sind die Rotorblätter weniger anfällig für Turbulenzen und stellen eine gleichmäßige Umströmung auf der ganzen Länge des Blattprofils sicher, erklärt das Unternehmen: „Die durch Über- und Unterdruck an den Blattspitzen entstehenden Turbulenzen werden wirkungsvoll aus der Rotorebene herausgeführt." Von Mehrerträgen bis zu zwölf Prozent durch die neuen Flügelprofile ist bei Enercon die Rede.

Langsam nähert sich die Firma damit dem Betz'schen Leistungsbeiwert an, der die maximal mögliche Ausbeute definiert. Das Gesetz des deutschen Ingenieurs Albert Betz besagt, dass eine Windkraftanlage maximal rund 59 Prozent der im Wind enthaltenen Energie nutzen, der sogenannte CP-Wert also bis zu 0,59 betragen kann. Die neuen Profile von Enercon erreichen Werte von 0,5, die meisten Anlagen am Markt kommen auf 0,43 bis 0,47.

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