Composites sorgen für mehr Strom mit weniger Windkraftanlagen

Anbieter zum Thema

ACE Stoßdämpfer GmbH

Ruderer Klebetechnik GmbH

SMC Deutschland GmbH

Rotorblattherstellung ähnelt dem Backen von Sandkastenkuchen

Das Glasfasermaterial wird in zwei Formhälften appliziert. Diese werden zusammengeklappt, evakuiert, mit Harz gefüllt, erhitzt und binnen 24 h zu einem Rotorblatt zusammengebacken. Im Einzelnen legt man die Glasfasermatten in die untere Form. Zwischen die Faserlagen wird etwa Balsaholz als Innenlage gepackt.

Ein Steg, der das Rotorblatt verstärken soll, wird mit den Matten ummantelt und auch in die untere Form gelegt. Danach werden Einlagen in die Form zu beiden Seiten des Stegs gehoben und ausgehend von der unteren Form die Fasern auf die Einlagen und den Steg gelegt. Darauf wird wieder Balsaholz gelegt. Der Deckel der Form wird auf das gepackte Rotorblatt gelegt und die Form wird verschlossen. Das Rotorblatt ist nun bereit für den Guss.

Dazu wird ein Vakuum angelegt und das Matrixharz wird in das evakuierte, vorbereitete Rotorblatt eingefüllt. Wenn die Konstruktion vollständig durchtränkt ist, kann das Rotorblatt in der Form aushärten und kann anschließend entformt werden, um abzukühlen. Nachdem das Blatt abgekühlt ist, werden die inneren Kerne entfernt.

Es folgt eine Qualitätsprüfung nach der das Rotorblatt lackiert werden kann. Weil in der Regel das sogenannte Integral-Blade-Verfahren zum Einsatz kommt, sind keine Klebeverbindungen notwendig. Dadurch zeichnen sich die Rotoren durch eine besonders hohe Robustheit aus und tragen so zur Kosteneffizienz einer Windturbine maßgeblich bei.

Windelastische Rotoren passen sich den Verhältnissen an

Parallel dazu wird derzeit der Herstellungsprozess verbessert, denn Bislang werden zahlreiche Lagen aus Glasfasergewebe noch in Handarbeit ausgelegt, geformt, verklebt und in riesigen Schalen gebacken. In Zukunft sollen diese Prozesse immer stärker automatisiert werden, um stabile Qualität zu erreichen und die Herstellkosten zu senken. Im Rahmen der Produktentwicklung unterziehen Siemens die Rotorblätter diversen Material- und Belastungstests, bei denen ein Mehrfaches der später zu erwartenden Last auf die Bauteile einwirkt. Die Belastbarkeit wird außerdem in Dauertests erprobt, um über den Einsatzzeitraum von 20 Jahren hinaus die Funktionsfähigkeit sicherzustellen.

In der Entwicklung spielen natürlich auch Simulationen eine Rolle. Doch die aerodynamische Optimierung erfolgt zusätzlich anhand von praxisnahen Windkanaltests. Die neueste Entwicklung daraus sind windelastische Rotorblätter. Diese werden bei Siemens auch als

Aeroelastic Blades bezeichnet, die bei sehr unterschiedlichen Windbedingungen den jeweils optimalen Wirkungsgrad erzielen. Im Zusammenhang mit dem Einfluss auf die Energieproduktion äußerte Bernd Eilitz von der Siemens AG am Standort Hamburg, dass die Rotorblätter hier eine ganz zentrale Funktion haben.

Eine Herausforderung ist laut Eilitz, einerseits dem Wind eine möglichst große Fläche zu bieten. Dies sind bei 75-Meter-Rotorblättern 18.600 m² und andererseits die Rotorblätter so zu gestaltet, dass sie bei unterschiedlichen Windstärken, also auch Böen und Stürmen, einen einwandfreien Betrieb der Anlage ermöglichen. Das gelingt im Zusammenspiel von perfekt gestalteten Rotorblättern und unterschiedlichen Steuerungssystemen, die den Anstellwinkel der Rotorblätter sowie den Generator kontinuierlich an die jeweils herrschenden Windbedingungen anpassen.

(ID:42328009)