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| WERT UND WIDERSTAND (SCHNITT 2 ) 68 ABBILDUNG 29: SKIZZE DER LOKALEN STRÖMUNGSBEDINGUNGEN AM ROTORBLATT. IM ROTIERENDEN SYSTEM ÜBERLAGERN SICH DIE FREIE ANSTRÖMUNG U1 UND DIE EIGENBEWEGUNG DES BLATTES UROT ZU DER RESULTIERENDEN ANSTRÖMGESCHWINDIGKEIT URES UND BILDEN EINEN ANSTRÖMWINKEL Α. BEI UNTERSCHIEDLICHER FREIER ANSTRÖMUNG U1 (A) UND U*1 (B) ÄNDERN SICH EBENFALLS DIE ANSTRÖMWINKEL. 69 | SYSTEM ÜBERLAGERN SICH DIE FREIE ANSTRÖMUNG U1 UND DIE EIGENBEWEGUNG DES | BLATTES | UROT ZU DER RESULTIERENDEN ANSTRÖMGESCHWINDIGKEIT URES UND BILDEN EINEN | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| re Formelzeichen: Symbol Erklärung Einheit v Strömungsgeschwindigkeit m/s f Frequenz Hz α Anströmwinkel Grad U res Resultierende Anströmgeschwindigkeit m/s U rot Tangentialgeschwindigkeit des Blattes m/s U 1 Anströmgeschwindigkeit m/s c Sehnenlänge (Chord) m S Samples (Anzahl) - Abtastrate (kilo Samples pro Sekunde) kS/s R Rotorradius (Nabe -> Blattspitze) m ω Kreisfrequenz oder Winkelgesc | ltierende Anströmgeschwindigkeit m/s U rot Tangentialgeschwindigkeit des | Blattes | m/s U 1 Anströmgeschwindigkeit m/s c Sehnenlänge (Chord) m S Samples (An | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ifikationen weiter optimiert werden und ihre Wirkung weitreichend untersucht werden. Ein weiteres Ziel neben der Ertragssteigerung soll auch eine Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Blattes sein. Eine ausführliche Wirtschaftlichkeitsanalyse soll zeigen, ob die Umsetzung auf dem freien Markt ökonomisch sinnvoll möglich ist. Durch einen Zertifizierer soll abschließend die Übereinst | steigerung soll auch eine Verbesserung der akustischen Eigenschaften des | Blattes | sein. Eine ausführliche Wirtschaftlichkeitsanalyse soll zeigen, ob die U | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| repräsentativen Stellen zu erfassen und auf dieser Grundlage passende Modelle für Windkanaluntersuchungen anfertigen zu lassen. Der Modellmaßstab beträgt ca. 1: 3,8 an der dicksten Stelle des Blattes und 1:1 im äußeren Bereich. Die Rotorblattwurzel selbst, also der zylindrische Teil des Rotorblattes, wurde nicht als Modell nachgebildet. Die Modelle sollten im Großwindkanal der Deutschen Wi | lassen. Der Modellmaßstab beträgt ca. 1: 3,8 an der dicksten Stelle des | Blattes | und 1:1 im äußeren Bereich. Die Rotorblattwurzel selbst, also der zylind | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| gkeit eine deutliche Änderung des Anstellwinkels verursachen. AP 2 – Akustische Vermessung des Ist-Zustandes Um Schallemissionen des bestehenden Profils zu überprüfen und den Ist-Zustand des Blattes möglichst detailliert aufzunehmen, wurden die Schnittmodelle akustisch vermessen. Die Einhaltung der in der Typenzertifizierung angegebenen Grenzwerte nach der Modifizierung des Blattes ist ei | emissionen des bestehenden Profils zu überprüfen und den Ist-Zustand des | Blattes | möglichst detailliert aufzunehmen, wurden die Schnittmodelle akustisch v | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nd des Blattes möglichst detailliert aufzunehmen, wurden die Schnittmodelle akustisch vermessen. Die Einhaltung der in der Typenzertifizierung angegebenen Grenzwerte nach der Modifizierung des Blattes ist eine Grundbedingung des Projektes. Dafür muss zunächst der Ist-Zustand dokumentiert werden. Normalerweise erfolgt die akustische Vermessung von Windenergieanlagen im Rahmen der Typenprüfun | er Typenzertifizierung angegebenen Grenzwerte nach der Modifizierung des | Blattes | ist eine Grundbedingung des Projektes. Dafür muss zunächst der Ist-Zusta | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| m gesamten Blattbereich aus. Insbesondere im Profilvorderkantenbereich ist die Grenzschicht jedoch meist laminar ausgebildet, was zu geringeren Reibungsverlusten beiträgt und so den Ertrag des Blattes steigert. Auf der anderen Seite kann aber durch gezielte Erzeugung turbulenter Grenzschichten, wie etwa das Aufbringen von Zackenbändern oder Vortex-Generatoren, das Auftreten von Ablösewirbel | ldet, was zu geringeren Reibungsverlusten beiträgt und so den Ertrag des | Blattes | steigert. Auf der anderen Seite kann aber durch gezielte Erzeugung turbu | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ne aerodynamische Verbesserung der Profilschnitte hinauslaufen. Ein mögliches Mittel ist der Einsatz von GurneyFlaps. Er soll im Folgenden untersucht werden. Dazu wurden die Profilschnitte des Blattes gemäß Abbildung 45 verändert. Der Gurney-Flap verlängert die Profilsehne um 8cm und geht mit der Unterseite des Rotorblatts einen Winkel von 150° ein. Im Modell werden die GurneyFlaps im Absta | soll im Folgenden untersucht werden. Dazu wurden die Profilschnitte des | Blattes | gemäß Abbildung 45 verändert. Der Gurney-Flap verlängert die Profilsehne | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| men zu Erzeugung eines laminarturbulenten Grenzschichtübergangs im äußeren Rotorblattbereich nahe der Blattspitze sinnvoll. Dies kann durch Auftragen eines Zackenbands nahe der Vorderkante des Blattes erfolgen. - Die Anwendung von Gurney-Flaps zur Profiloptimierung führt zu stärkeren Verwirbelungen an der Hinterkante und zu keiner eindeutigen Ertragssteigerung, so dass diese Methode – ohne | ll. Dies kann durch Auftragen eines Zackenbands nahe der Vorderkante des | Blattes | erfolgen. - Die Anwendung von Gurney-Flaps zur Profiloptimierung führt z | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| genschaften Für die Rotorblatteigenschaften wurde von zwei Rotorblattkonfigurationen – original und modifiziert – ausgegangen. Für beide Konfigurationen wurde das identische Strukturmodell des Blattes verwendet. Die Modifikation erfolgte alleine über die veränderten Profilpolaren. Das Strukturmodell des Rotorblattes wurde in der Programmumgebung durch elf Einzelschnitte diskretisiert (vgl. | angen. Für beide Konfigurationen wurde das identische Strukturmodell des | Blattes | verwendet. Die Modifikation erfolgte alleine über die veränderten Profil | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| n der modifizierten Blattform unverändert gegenüber dem originalen Datensatz abgebildet (Vgl. Tabelle 9, F6 und F7), Eine Verbesserung der Gleitzahl wirkt sich generell auf die Effizienz eines Blattes aus, wenn diese für Anstellwinkel auftritt, welche im Teillastbereich bzw. Übergang zum Volllastbereich von der Anlagensteuerung verwendet werden. Es werden im Folgenden mit BLADED für jeden P | e Verbesserung der Gleitzahl wirkt sich generell auf die Effizienz eines | Blattes | aus, wenn diese für Anstellwinkel auftritt, welche im Teillastbereich bz | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| itt werden aufgrund des rotierenden Koordinatensystems generell in „out-ofplane“ und „in-plane“ definiert. Stellt man sich eine Eben vor, welche durch die Profilsehen und der Längsrichtung des Blattes definiert wird, so wird eine Kraft, welche innerhalb dieser Ebene wirkt als „in-plane“ definiert, eine Kraft die senkrecht zu dieser Ebene wirkt als „out-of-plane“ (vgl. Abbildung 11). Abbild | ch eine Eben vor, welche durch die Profilsehen und der Längsrichtung des | Blattes | definiert wird, so wird eine Kraft, welche innerhalb dieser Ebene wirkt | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| beiwert und Widerstand (Schnitt 2). Abbildung 29: Skizze der lokalen Strömungsbedingungen am Rotorblatt. Im rotierenden System überlagern sich die freie Anströmung u1 und die Eigenbewegung des Blattes urot zu der resultierenden Anströmgeschwindigkeit ures und bilden einen Anströmwinkel α. Bei unterschiedlicher freier Anströmung u1 (a) und u*1 (b) ändern sich ebenfalls die Anströmwinkel. Abb | System überlagern sich die freie Anströmung u1 und die Eigenbewegung des | Blattes | urot zu der resultierenden Anströmgeschwindigkeit ures und bilden einen | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| . kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK) und werden durch das Prinzip des aerodynamischen Auftriebs bewegt: Wenn der Wind auf ein Rotorblatt trifft, wird Luft oberhalb und unterhalb des Blattes entlanggeführt. Da es gewölbt ist, hat die Luft oberhalb des Blattes einen längeren Weg um das Profil herum und muss somit schneller fließen als die Luft auf der Unterseite. Dadurch entsteht o | der Wind auf ein Rotorblatt trifft, wird Luft oberhalb und unterhalb des | Blattes | entlanggeführt. Da es gewölbt ist, hat die Luft oberhalb des Blattes ein | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| Prinzip des aerodynamischen Auftriebs bewegt: Wenn der Wind auf ein Rotorblatt trifft, wird Luft oberhalb und unterhalb des Blattes entlanggeführt. Da es gewölbt ist, hat die Luft oberhalb des Blattes einen längeren Weg um das Profil herum und muss somit schneller fließen als die Luft auf der Unterseite. Dadurch entsteht oberhalb des Blattes ein Unterdruck (Saugseite) und unterhalb ein Über | des Blattes entlanggeführt. Da es gewölbt ist, hat die Luft oberhalb des | Blattes | einen längeren Weg um das Profil herum und muss somit schneller fließen | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| hrt. Da es gewölbt ist, hat die Luft oberhalb des Blattes einen längeren Weg um das Profil herum und muss somit schneller fließen als die Luft auf der Unterseite. Dadurch entsteht oberhalb des Blattes ein Unterdruck (Saugseite) und unterhalb ein Überdruck (Druckseite). Durch diese Druckdifferenz wird eine Auftriebskraft erzeugt, die den Rotor in Drehung versetzt. Gondel: Die Gondel enthält | r fließen als die Luft auf der Unterseite. Dadurch entsteht oberhalb des | Blattes | ein Unterdruck (Saugseite) und unterhalb ein Überdruck (Druckseite). Dur | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ammen mit einer mechanischen Scheibenbremse ausgerüstet, die die Anlage in kürzester Zeit abbremsen können. Pitchgeregelte Windenergieanlagen hingegen bremsen allein durch Verdrehen des ganzen Blattes aerodynamisch bis auf Null ab. Die mechanische Bremse kommt noch bei Sicherheits- und Notabschaltungen zum Einsatz, wird aber hauptsächlich verwendet, um den Rotor für Serviceeinsätze zu block | te Windenergieanlagen hingegen bremsen allein durch Verdrehen des ganzen | Blattes | aerodynamisch bis auf Null ab. Die mechanische Bremse kommt noch bei Sic | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| aus Kupferdrähten (Meshes) um die gesamte Blattspitze • Einlaminierung auf die Blattoberfläche relativ einfach • Keine Entladung durch die Blattstruktur ins Blattinnere • Schutz des gesamten Blattes • Anfällig für Zerstörung der Meshstruktur am Einschlagspunkt • Reparatur und Austausch schwierig • Austauschbare Metallspitze oder Kappe • Relativ geringe Ausschmelzungen am Einschlagspunk | Entladung durch die Blattstruktur ins Blattinnere • Schutz des gesamten | Blattes | • Anfällig für Zerstörung der Meshstruktur am Einschlagspunkt • Reparat | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| denszenarien 7.1 Onshore Windenergieanlagen 7.1.1 Rotorblätter • Risse (Längs- und Querrisse) • Schwingungsbrüche • Ablösungen, Laminationsfehler • Blitzschlag/Aufbrechen bzw. „Explosion“ des Blattes • Unzureichende Fixierung von Erdungsseilen in axialer und radialer Richtung im Blatt (hohe Zugbeanspruchung durch Zentrifugalkräfte). Ursachen: • Überlast Normalerweise verhindern mehrere ine | ösungen, Laminationsfehler • Blitzschlag/Aufbrechen bzw. „Explosion“ des | Blattes | • Unzureichende Fixierung von Erdungsseilen in axialer und radialer Rich | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| er 107 m Rotorfläche 9.000 m2 Rotordrehzahl 5–13 min-1 Power regulation Pitch-Regelung, variable Drehzahl Blätter Blatttyp B52 Blattlänge 52 m Aerodynamische Bremse Art Verdrehung des gesamten Blattes Steuerung aktiv, hydraulisch Getriebe Getriebetyp 3-stufiges Planeten-/Stirnradgetriebe Übersetzungsverhältnis 1:119 Ölfilterung Haupt- und Nebenstromfilter Kühlungssystem Externer Ölkühler Öl | yp B52 Blattlänge 52 m Aerodynamische Bremse Art Verdrehung des gesamten | Blattes | Steuerung aktiv, hydraulisch Getriebe Getriebetyp 3-stufiges Planeten-/S | Siemens AG | |
| ll. Damit lässt sich allerdings kein sehr hoher Wirkungsgrad erreichen. Man versuchte später Auftriebskräfte an den Rotorblättern zu nutzen und versuchte dementsprechend die Form des einzelnen Blattes zu optimieren. Alle Anlagen, die die Gesetzmäßigkeiten des Auftriebs nutzen, nennt man sogenannte Auftriebsläufer. Die Auftriebskräfte sind am größten, wenn tragflächenförmige Profile zum Eins | rblättern zu nutzen und versuchte dementsprechend die Form des einzelnen | Blattes | zu optimieren. Alle Anlagen, die die Gesetzmäßigkeiten des Auftriebs nut | leXsolar GmbH | |
| diese Zusammenhänge mithilfe der Gleitzahl. Sie stellt das Verhältnis der Auftriebskraft zur Widerstandskraft dar und hängt über Auftriebsbeiwert und Widerstandsbeiwert vom Anstellwinkel des Blattes ab. Aus diesen Überlegungen folgt nun, dass die Gleitzahl möglichst groß sein muss, um einen großen Auftrieb und damit eine effektive Windenergienutzung zu ermöglichen. Je größer die Gleitzahl | hängt über Auftriebsbeiwert und Widerstandsbeiwert vom Anstellwinkel des | Blattes | ab. Aus diesen Überlegungen folgt nun, dass die Gleitzahl möglichst groß | leXsolar GmbH | |
| zwischen der Umfangs- und der anströmenden, resultierenden Geschwindigkeit. Liegt die Windgeschwindigkeit im üblichen Bereich (etwa 10 bis 12 m/s), so wird das Stromlinienprofil des einzelnen Blattes umströmt und führt zum gewünschten Auftrieb. Überschreitet sie allerdings einen bestimmten Wert, so entstehen hinter dem Rotorblatt Wirbel, die durch das Ablösen der Strömung vom Flügel zustan | ereich (etwa 10 bis 12 m/s), so wird das Stromlinienprofil des einzelnen | Blattes | umströmt und führt zum gewünschten Auftrieb. Überschreitet sie allerding | leXsolar GmbH | |
| dass der BWE-Sachverständigenbeirat in den Grundsätzen für die „Wiederkehrende Prüfung von Windenergieanlagen“ [6] auf die Unwucht-Problematik hinweist. Weiterhin enthält die Revision 2015 des Blattes 1 der VDI-Richtlinie VDI 3834 „Messung und Beurteilung der mechanischen Schwingungen von Windenergieanlagen und deren Komponenten“ [7] einen separaten, mehrseitigen Anhang zum WEA-Betriebsausw | ie Unwucht-Problematik hinweist. Weiterhin enthält die Revision 2015 des | Blattes | 1 der VDI-Richtlinie VDI 3834 „Messung und Beurteilung der mechanischen | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ndlicherweise, je nachdem, wie viele Blätter wie falsch stehen und ob es zusätzliche Schadensstillstände gab. Dies bedeutet, dass bereits die zulässige Blattwinkelabweichung von 0,3 Grad eines Blattes einen Ertragsverlust von 2% gegenüber einer optimalen Blattwinkeljustage ausmachen kann. Für die Bestimmung der relativen Blattwinkeldifferenzen zueinander werden inzwischen am Markt einige Ve | tet, dass bereits die zulässige Blattwinkelabweichung von 0,3 Grad eines | Blattes | einen Ertragsverlust von 2% gegenüber einer optimalen Blattwinkeljustage | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| esto nachteiliger ist Unwucht für das WEA-Bauwerk. Die Nachrechnung der zu erwartenden Lebensdauer der an sich robusten Rotornabe einer 1,5 MW WEA, die mehrere Jahre mit 5 Grad Fehlpitch eines Blattes lief, ergab eine Reduktion auf 14 Jahre trotz für die weitere Betriebszeit erfolgter Blattjustage [5]. Somit ist zu erwarten, dass ein hohes Weiterbetriebspotenzial nur bei periodisch auf Unwu | Rotornabe einer 1,5 MW WEA, die mehrere Jahre mit 5 Grad Fehlpitch eines | Blattes | lief, ergab eine Reduktion auf 14 Jahre trotz für die weitere Betriebsze | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ms bei =7.2 dargestellt. Sichtbar wird, dass im Fall des Minimums eine verstärkte Verwirbelung der Strömung nahe der Gurney-Flaps auftritt. Erwähnt sei, dass die Strömung auf der Druckseite des Blatts kaum Änderungen gegenüber derjenigen des unbearbeiteten Blatts erfährt. Als Fazit kann festgestellt werden, dass der Einsatz von Gurney-Flaps zwar für niedrige Schnelllaufzahlen des Rotors Lei | ney-Flaps auftritt. Erwähnt sei, dass die Strömung auf der Druckseite des | Blatts | kaum Änderungen gegenüber derjenigen des unbearbeiteten Blatts erfährt. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ms eine verstärkte Verwirbelung der Strömung nahe der Gurney-Flaps auftritt. Erwähnt sei, dass die Strömung auf der Druckseite des Blatts kaum Änderungen gegenüber derjenigen des unbearbeiteten Blatts erfährt. Als Fazit kann festgestellt werden, dass der Einsatz von Gurney-Flaps zwar für niedrige Schnelllaufzahlen des Rotors Leistungssteigerungen bewirken kann, jedoch gerade im Maximalberei | kseite des Blatts kaum Änderungen gegenüber derjenigen des unbearbeiteten | Blatts | erfährt. Als Fazit kann festgestellt werden, dass der Einsatz von Gurney | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| legt, lässt sich der Verwirbelungsbereich auf der Saugseite des Rotorblatts durch den Einsatz von Grenzschichtzäunen verkleinern. Orientiert an den dortigen Angaben wurden auf der Oberseite des Blatts Grenzschichtzäune mit der in Abbildung 48 skizzierten Geometrie eingebaut. Untersucht wurden Rotorblätter mit einem bzw. zwei Grenzschichtzäunen im Abstand von 20% bzw. 33% des Rotorradius’ zu | kleinern. Orientiert an den dortigen Angaben wurden auf der Oberseite des | Blatts | Grenzschichtzäune mit der in Abbildung 48 skizzierten Geometrie eingebau | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| n die genaueren Berechnungen gehen als wichtige aerodynamische Größen auch die Tiefen und die Profilformen der Blätter ein. Durch die Rotation verändern sich die Anströmverhältnisse entlang des Blatts . An der Nabe kommt der Wind von vorne, während er sich mit zunehmendem Radius r durch die Eigenbewegung eines Rotorblattsegments (ωr) immer mehr in die Rotationsebene dreht. Daher werden Rotor | in. Durch die Rotation verändern sich die Anströmverhältnisse entlang des | Blatts | . An der Nabe kommt der Wind von vorne, während er sich mit zunehmendem R | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| irkungsgrades auch konstruktiv günstig ist, wenn die Umfangsgeschwindigkeit ein Vielfaches der Windgeschwindigkeit beträgt. Bei diesen sogenannten Schnellläufern sind nur wenige, sehr schlanke Blätter erforderlich, und der Generator wird mit einer relativ hohen Drehzahl und entsprechend kleinem Drehmoment angetrieben. Albert Betz, Frederick W. Lancaster und Nikolai J. Zusammenfassung: Der | gt. Bei diesen sogenannten Schnellläufern sind nur wenige, sehr schlanke | Blätter | erforderlich, und der Generator wird mit einer relativ hohen Drehzahl u | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| iellen Addition von Windgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit resultiert. Diese Vergrößerung des Anstellwinkels zwischen der Anströmrichtung und der Profilsehne führt an der Saugseite der Blätter zur Strömungsablösung (engl. stall). Das bewahrt die Windturbine vor überhöhter Leistung, da sich der Auftrieb vermindert und der Widerstand erhöht (02). Dieses einfache und robuste System fü | schen der Anströmrichtung und der Profilsehne führt an der Saugseite der | Blätter | zur Strömungsablösung (engl. stall). Das bewahrt die Windturbine vor üb | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| rchmesser und 100 kW Leistung wurde 1957 auf dem Testfeld Schnittlingen bei Stötten auf der Schwäbischen Alb errichtet. Diese pitch-geregelte Zweiblattanlage mit Pendelnabe verwendete erstmals Blätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff, eine Bauweise, die sich ab den 1980er-Jahren als Standard etablierte. Damals war es die erste Anwendung eines völlig neuen Werkstoffs für ein so großes Ko | Diese pitch-geregelte Zweiblattanlage mit Pendelnabe verwendete erstmals | Blätter | aus glasfaserverstärktem Kunststoff, eine Bauweise, die sich ab den 198 | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| lefaserverbund oder dynamisch hochfeste Guss- und Schmiedelegierungen, zum Einsatz. Durch die zeitliche und räumliche Struktur von Böen wirkt jeder lokale Windstoß mehrfach auf die umlaufenden Blätter . Innerhalb der Auslegungsdauer von zwanzig Jahren treten daher bis zu eine Milliarde Lastwechsel auf – eine in anderen Bereichen unbekannte Größenordnung. Gleichzeitig erfordern die immer grö | ruktur von Böen wirkt jeder lokale Windstoß mehrfach auf die umlaufenden | Blätter | . Innerhalb der Auslegungsdauer von zwanzig Jahren treten daher bis zu e | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| eichen unbekannte Größenordnung. Gleichzeitig erfordern die immer größer werdenden Anlagen leichtere Bauweisen. Andernfalls würden wegen der ständigen Wechselbiegung durch das Eigengewicht der Blätter problematische Materialspannungen auftreten. Aktuelle Forschungsprojekte setzen daher unter anderem auf die Verbesserung der experimentellen und numerischen Verfahren zur Ermittlung der Ausle | lls würden wegen der ständigen Wechselbiegung durch das Eigengewicht der | Blätter | problematische Materialspannungen auftreten. Aktuelle Forschungsprojekt | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| (aus dem Englischen „pitch“: Neigungswinkel; Blattwinkelverstellung) dagegen sind die Rotorblätter einzeln steuerbar. Das Blatt kann um seine Längsachse verstellt werden. Bei Sturm werden die Blätter so eingestellt, dass der Wind wirkungslos daran vorbei weht, indem die Vorderkante des Rotorblattes in die Anströmung gedreht wird. 1 Wärmetauscher 2 Schaltschrank 2 3 Schaltschrank 1 4 Hydra | as Blatt kann um seine Längsachse verstellt werden. Bei Sturm werden die | Blätter | so eingestellt, dass der Wind wirkungslos daran vorbei weht, indem die | Landratsamt Schweinfurt | |
| and haben sich bislang auf derart große Werkstücke spezialisiert. Die neu entwickelten Rotorblätter haben eine Länge von 52 m, eine maximale Breite von 6 m und eine Oberfläche von 450 m2 . Die Blätter müssen bei begrenztem Gewicht eine hohe Steifigkeit gegen den anströmenden Wind mitbringen. Ausgelegt sind die Blätter auf die u. a. auf dem Meer und in großen Nabenhöhen mögliche Windklasse | 52 m, eine maximale Breite von 6 m und eine Oberfläche von 450 m2 . Die | Blätter | müssen bei begrenztem Gewicht eine hohe Steifigkeit gegen den anströmen | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| n 52 m, eine maximale Breite von 6 m und eine Oberfläche von 450 m2 . Die Blätter müssen bei begrenztem Gewicht eine hohe Steifigkeit gegen den anströmenden Wind mitbringen. Ausgelegt sind die Blätter auf die u. a. auf dem Meer und in großen Nabenhöhen mögliche Windklasse 1 (bis zu 70 m/s). Transport und Aufbau der Anlage setzen ein umfangreiches logistisches Konzept voraus, das bereits in | e Steifigkeit gegen den anströmenden Wind mitbringen. Ausgelegt sind die | Blätter | auf die u. a. auf dem Meer und in großen Nabenhöhen mögliche Windklasse | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| omplette Blatt zurück. CFK haben Vorteile bei Steifigkeit und Gewicht, sind allerdings teurer und aufwändiger in der Verarbeitung. Weitere Entwicklungsfortschritte sind bei der Aerodynamik der Blätter und damit einer höheren Stromausbeute bei gleichem Rotordurchmesser sowie bei Systemen der Fehlerfrüherkennung und der Fernwartung für zentrale Bauteile und komplette Anlagen zu verzeichnen. | arbeitung. Weitere Entwicklungsfortschritte sind bei der Aerodynamik der | Blätter | und damit einer höheren Stromausbeute bei gleichem Rotordurchmesser sow | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| um so den Ist-Zustand in Bezug auf die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes aufzunehmen. Dieses Vorgehen war notwendig, da die Hersteller der Rotorblätter die Konstruktionsdaten der Blätter nicht offen legen. Zusätzlich zur Vermessung der Profile im Windkanal in Bremerhaven wurden die Profile auch noch im Windkanal der Universität Oldenburg vermessen. Dort wurde das Verhalten de | notwendig, da die Hersteller der Rotorblätter die Konstruktionsdaten der | Blätter | nicht offen legen. Zusätzlich zur Vermessung der Profile im Windkanal i | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| einer Ersetzung der alten Rotorblätter durch neue Rotorblätter nicht nur das Material für das neue Rotorblatt in Betracht gezogen werden muss, sondern auch die Entsorgungskosten für die alten Blätter , die – da sie aus GFK gefertigt sind – zum Sondermüll zählen, ist die hier vertretene Variante wesentlich umweltschonender. Ein Rotorblatt der vermessenen Produktionsreihe wiegt immerhin 5,9t | ht gezogen werden muss, sondern auch die Entsorgungskosten für die alten | Blätter | , die – da sie aus GFK gefertigt sind – zum Sondermüll zählen, ist die h | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ind – zum Sondermüll zählen, ist die hier vertretene Variante wesentlich umweltschonender. Ein Rotorblatt der vermessenen Produktionsreihe wiegt immerhin 5,9t, sodass bei einem Austausch aller Blätter 17,7t Sondermüll anfallen würden. Es ist daher sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoll, die bestehenden Rotorblätter so lange wie möglich zu nutzen. Die Montage ist mittels einer gängi | n Produktionsreihe wiegt immerhin 5,9t, sodass bei einem Austausch aller | Blätter | 17,7t Sondermüll anfallen würden. Es ist daher sowohl ökonomisch als au | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| rch die aerodynamischen Hilfsmittel ist zudem relativ einfach auf andere Rotorblattfamilien übertragbar. Dies wäre noch einfacher der Fall, wenn die Rotorblatthersteller die Geometriedaten der Blätter zur Verfügung stellen würden. Maßnahmen zur Verbreitung der Ergebnisse Bisher wurde das Projekt im Rahmen folgender Veranstaltungen vorgestellt: - Woche der Umwelt (05.-06.06.2012) - Vortrag | einfacher der Fall, wenn die Rotorblatthersteller die Geometriedaten der | Blätter | zur Verfügung stellen würden. Maßnahmen zur Verbreitung der Ergebnisse | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ab oder eine Blattheizung sorgt für ein Abtauen des Eisansatzes im Falle eines Anlagenstillstands. Manche Anlagenhersteller verwenden auch ein einlaminiertes CFK-Gelege an der Vorderkante der Blätter , um einen Eisansatz zu verhindern. S Speichertechnologien – der Ausgleich für das Netz der Zukunft. Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Strommix wächst. 2014 betrug er bereits über ein V | ller verwenden auch ein einlaminiertes CFK-Gelege an der Vorderkante der | Blätter | , um einen Eisansatz zu verhindern. S Speichertechnologien – der Ausgle | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| hoher Netzverträglichkeit für den eingespeisten Strom. Parallel zur Leistungsregelung dient die Blattverstellung als primäres Sicherheitssystem. Während normaler Betriebsbremsungen werden die Blätter mit der Nase in den Wind gedreht. Da die Blattverstellungen der Rotorblätter jeweils unabhängig voneinander arbeiten und auch ein einzelnes Rotorblatt bei versagender Verstellung an den beide | imäres Sicherheitssystem. Während normaler Betriebsbremsungen werden die | Blätter | mit der Nase in den Wind gedreht. Da die Blattverstellungen der Rotorbl | Nordex Energy GmbH | |
| 19 min-1: ........................................... 69,6 m/s Achsneigung der Rotorwelle: ................................................................................ 5 ° Konuswinkel der Blätter :.................................................................................... -3,5 ° Drehsinn (aus Richtung des Windes gesehen): .............................................rechts Ano | .................................................... 5 ° Konuswinkel der | Blätter | :....................................................................... | Nordex Energy GmbH | |
| ..............MITA 11.9 Massen Rotorblatt:.................................................................................................. ca. 5,6 t Rotor komplett inkl. Blattverstellung und Blätter :....................................... ca. 32 t Gondel (ohne Rotor):................................................................................. ca. 56 t Getriebe:...................... | .................... ca. 5,6 t Rotor komplett inkl. Blattverstellung und | Blätter | :....................................... ca. 32 t Gondel (ohne Rotor):.. | Nordex Energy GmbH | |
| Windenergieanlagen setzt hinsichtlich Ertrag, Schallemission und Lastenminimierung Maßstäbe für den Stand der Technik in der Windenergietechnologie. Durch eine veränderte Geometrie nutzen die Blätter auch den inneren Teil der Rotorkreisfläche und steigern die Energieausbeute erheblich. Darüber hinaus sind die Rotorblätter weniger anfällig für Turbulenzen und stellen eine gleichmäßige Umst | n der Windenergietechnologie. Durch eine veränderte Geometrie nutzen die | Blätter | auch den inneren Teil der Rotorkreisfläche und steigern die Energieausb | ENERCON GmbH | |
| ie die Entwicklung der V164 der dänischen Firma Vestas Wind Systems A/S zeigt, mit einem Querschnitt von ca. 7,5 x 7,5m und einer Länge von ca. 24 m, sehr groß und mit über 375 t Gewicht (ohne Blätter ) auch sehr schwer. Die Gondeln werden von den Seehäfen, in deren unmittelbarer Nähe die Montage stattfindet, auf speziellen Transportschiffen komplett montiert zum Aufstellort gebracht, dort | und einer Länge von ca. 24 m, sehr groß und mit über 375 t Gewicht (ohne | Blätter | ) auch sehr schwer. Die Gondeln werden von den Seehäfen, in deren unmitt | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| em Wind also schneller drehen, um den gleichen λ- und damit cP-Wert zu erzielen. In die genaueren Berechnungen gehen als wichtige aerodynamische Größen auch die Tiefen und die Profilformen der Blätter ein. Durch die Rotation verändern sich die Anströmverhältnisse entlang des Blatts. An der Nabe kommt der Wind von vorne, während er sich mit zunehmendem Radius r durch die Eigenbewegung eines | wichtige aerodynamische Größen auch die Tiefen und die Profilformen der | Blätter | ein. Durch die Rotation verändern sich die Anströmverhältnisse entlang | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| ven aller Windenergieanlagen gleichen Typs ohne die Einsatz eines meteorologisches Mastes vermessen werden. Jedoch besteht das Problem, dass das Gondelanemometer beeinflusst von dem Rotor, den Blätter und der Gondelstruktur und deswegen nicht die genaue frei Anströmung misst. Auf diesem Grund muss die Transferfunktion eine Umrechnung der Gondelwindgeschwindigkeit auf die freie Windgeschwin | ht das Problem, dass das Gondelanemometer beeinflusst von dem Rotor, den | Blätter | und der Gondelstruktur und deswegen nicht die genaue frei Anströmung mi | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| remsen dienen. Die Redundanz der Bremsen ist notwendig, da die unkontrollierte Überdrehzahl den gefährlichsten Betriebszustand für Windräder darstellt. Durch die enormen Fliehkräfte reißen die Blätter ab. Die entstehende Unwucht kann zum Einknicken des Turmes und damit zum Totalschaden an der Anlage führen. Aus diesem Grund stellt eine Batteriepufferung der in der Rotornabe installierten P | ustand für Windräder darstellt. Durch die enormen Fliehkräfte reißen die | Blätter | ab. Die entstehende Unwucht kann zum Einknicken des Turmes und damit zu | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| den notwendigen Turmsegment-Transporten führt. Alle Windenergieanlagen in den gängigen Größenklassen (600 kW bis 6.000 kW) weisen heute die üblichen Sicherheitsmerkmale auf: • Blitzschutz der Blätter wie auch der gesamten Anlage, • redundante Bremssysteme, • Überwachung aller Betriebsparameter online, • Schwingungsüberwachung Chassis, Getriebe, Generator, • Kühlung von Generator und Getri | W) weisen heute die üblichen Sicherheitsmerkmale auf: • Blitzschutz der | Blätter | wie auch der gesamten Anlage, • redundante Bremssysteme, • Überwachung | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| mehr anhalten. Die Bremsbeläge hielten der Belastung nur wenige Sekunden stand, danach waren die Beläge verschlissen und die Drehzahl stieg weiter an. In Folge der Überdrehzahl riss eines der Blätter ab. Schwere Schäden an Gondel und Fundament waren die Folge. Wie sich später herausstellte, verhinderte ein Fehler in der Elektronik das Aufladen der Batterien. Während vorausgegangener Wartu | d die Drehzahl stieg weiter an. In Folge der Überdrehzahl riss eines der | Blätter | ab. Schwere Schäden an Gondel und Fundament waren die Folge. Wie sich s | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| -Rotor (Quelle: BWEA, 2010b). 4.1.2.2 H-Darrieus-Rotor Der H-Darrieus-Rotor (vgl. Abb. 12) ist eine Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors. Anstatt der gebogenen Rotorblätter werden hier gerade Blätter verwendet, die über Haltestreben mit der Rotorwelle verbunden sind (Hau, 1996). Im Gegensatz zum Standard-DarrieusRotor sind hier die gerade verlaufenden Rotorenblätter nicht oben und unten m | s Darrieus-Rotors. Anstatt der gebogenen Rotorblätter werden hier gerade | Blätter | verwendet, die über Haltestreben mit der Rotorwelle verbunden sind (Hau | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ttern wird eine geringe Auftriebskraft erzeugt. Die Rotorblätter drehen langsamer und die Anlagenleistung ist dementsprechend gering. Bei schwachen Windgeschwindigkeiten von 0-4 m/s stehen die Blätter in Fahnenstellung. Der Pitchwinkel beträgt hierbei 90°. Nimmt die Windgeschwindigkeit zu, stellt sich der Anstellwinkel auf 0° ein. Bei starkem Wind von 13 bis 25 m/s muss die Anlage in ihrer | chend gering. Bei schwachen Windgeschwindigkeiten von 0-4 m/s stehen die | Blätter | in Fahnenstellung. Der Pitchwinkel beträgt hierbei 90°. Nimmt die Windg | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| esitzt. Die Rotorblätter sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine Reduzierung der Geräuschemissionen der Senvion MM100 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der Blätter schützt diese vor negativen Einflüssen durch UV-Strahlung sowie durch Feuchtigkeit. Zur Vermeidung von Erosion werden darüber hinaus die Blattvorderkanten durch weitere Maßnahmen besonders ge | onen der Senvion MM100 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der | Blätter | schützt diese vor negativen Einflüssen durch UV-Strahlung sowie durch F | Senvion SE | |
| evanten Dokumente” in diesem Dokument. 2.3 Turm Der Turm ist als Stahlrohrturm ausgeführt, in Abhängigkeit von der vertraglich festgelegten Nabenhöhe aus drei bis fünf Segmenten bestehend. Wie Blätter und Gondel hat er die Farbe Lichtgrau (RAL 7035). Die Türme besitzen am Turmfuß eine abschließbare Tür, um nur autorisierten Personen Zutritt in das Turminnere zu gewähren. Der Aufstieg zur G | aglich festgelegten Nabenhöhe aus drei bis fünf Segmenten bestehend. Wie | Blätter | und Gondel hat er die Farbe Lichtgrau (RAL 7035). Die Türme besitzen am | Senvion SE | |
| werden 4.000 Volllaststunden erwartet. Bei Windenergieanlagen gibt es zur Leistungsregelung und zum Schutz vor Überlastungen zwei verschiedene Konzepte: Bei pitchgeregelten Anlagen werden die Blätter mittels einer Blattverstellvorrichtung drehzahlabhängig der Windstärke angepasst. Durch die aktive Blattverstellung bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten wird die Energieausbeute optimi | ungen zwei verschiedene Konzepte: Bei pitchgeregelten Anlagen werden die | Blätter | mittels einer Blattverstellvorrichtung drehzahlabhängig der Windstärke | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| as Innere der Nabe bietet ausreichend Platz, um Wartungsaufgaben an der Blattwurzel und an den Pitch-Lagern komfortabel durch zwei Personen ausführen zu lassen. Pitchsystem Das Pitchsystem der Blätter optimiert die Leistungsabgabe während des gesamten Betriebs. Zudem bewirkt die Blattverstellung insbesondere bei extremen Wetterbedingungen eine deutliche Reduzierung der Windlasten. Hauptwel | durch zwei Personen ausführen zu lassen. Pitchsystem Das Pitchsystem der | Blätter | optimiert die Leistungsabgabe während des gesamten Betriebs. Zudem bewi | Siemens AG | |
| l. Rotorblätter) 95 t Gondel (ohne Rotor) 125 t Turm standortspezifisch Rotor Durchmesser 107 m Rotorfläche 9.000 m2 Rotordrehzahl 5–13 min-1 Power regulation Pitch-Regelung, variable Drehzahl Blätter Blatttyp B52 Blattlänge 52 m Aerodynamische Bremse Art Verdrehung des gesamten Blattes Steuerung aktiv, hydraulisch Getriebe Getriebetyp 3-stufiges Planeten-/Stirnradgetriebe Übersetzungsverh | ordrehzahl 5–13 min-1 Power regulation Pitch-Regelung, variable Drehzahl | Blätter | Blatttyp B52 Blattlänge 52 m Aerodynamische Bremse Art Verdrehung des g | Siemens AG | |
| chses überragen oder zumindest einen ausreichenden Abstand zu dem nächstliegenden Baumbestand aufweisen. Bei einzelnen Bäumen variiert dieser Effekt zwischen den Jahreszeiten mit der Menge der Blätter . Grundsätzlich gilt: Je höher das Gebäude die Umgebung überragt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit für gute Windverhältnisse am Standort. Zusätzlich begünstigt ein großer Abstand des Geb | äumen variiert dieser Effekt zwischen den Jahreszeiten mit der Menge der | Blätter | . Grundsätzlich gilt: Je höher das Gebäude die Umgebung überragt, desto | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| us-Rotor. Horizontalachsanlagen stellen den Großteil der am Markt befindlichen Anlagen dar. Wie auch bei großen WEA der Megawattklasse arbeiten die meisten Hersteller mit Rotoren, welche drei Blätter aufweisen, es sind jedoch auch Anlagen mit zwei, vier oder fünf Rotorblättern verfügbar. Die Vorteile dieser Kleinwindanlagen liegen in der hohen Effizienz und der zum Teil kompakten Bauweise | Megawattklasse arbeiten die meisten Hersteller mit Rotoren, welche drei | Blätter | aufweisen, es sind jedoch auch Anlagen mit zwei, vier oder fünf Rotorbl | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| e bei jeder Anlage individuell zu prüfen ist. Eine weitere wichtige, prinzipbedingte und daher unvermeidbare Schwingungsquelle ist die sogenannte Blatt-Turm-Interaktion. Der Nachlaufwirbel der Blätter wird vom Wind „mitgenommen“ und trifft auf den Turm/Mast. Bei Anlagen mit vertikaler Achse bewegen sich zusätzlich die windabgewandten Blätter auch durch diese Wirbel. Dadurch werden Schwingu | quelle ist die sogenannte Blatt-Turm-Interaktion. Der Nachlaufwirbel der | Blätter | wird vom Wind „mitgenommen“ und trifft auf den Turm/Mast. Bei Anlagen m | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| te Blatt-Turm-Interaktion. Der Nachlaufwirbel der Blätter wird vom Wind „mitgenommen“ und trifft auf den Turm/Mast. Bei Anlagen mit vertikaler Achse bewegen sich zusätzlich die windabgewandten Blätter auch durch diese Wirbel. Dadurch werden Schwingungen mit Vielfachen der Drehzahl angeregt. Daher können schon bei Schwachwind, d.h. vor Aufschalten der WEA größere Schwingungen auftreten, wen | Anlagen mit vertikaler Achse bewegen sich zusätzlich die windabgewandten | Blätter | auch durch diese Wirbel. Dadurch werden Schwingungen mit Vielfachen der | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| satz zu Windenergieanlagen mit horizontaler Achse treten bei Vertikalachsern grundsätzlich aerodynamische Unwuchten auf. Dies rührt aus den unterschiedlichen Anströmverhältnissen der einzelnen Blätter her. Beim Umlauf erfahren die Blätter ein Drehmoment das sich kontinuierlich ändert. So entsteht eine ungleiche Momentenverteilung über den gesamten Rotor, die zu einer aerodynamischen Unwuch | Dies rührt aus den unterschiedlichen Anströmverhältnissen der einzelnen | Blätter | her. Beim Umlauf erfahren die Blätter ein Drehmoment das sich kontinuie | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| taler Achse treten bei Vertikalachsern grundsätzlich aerodynamische Unwuchten auf. Dies rührt aus den unterschiedlichen Anströmverhältnissen der einzelnen Blätter her. Beim Umlauf erfahren die Blätter ein Drehmoment das sich kontinuierlich ändert. So entsteht eine ungleiche Momentenverteilung über den gesamten Rotor, die zu einer aerodynamischen Unwucht führt. Diese Ursache für Unwuchten i | Anströmverhältnissen der einzelnen Blätter her. Beim Umlauf erfahren die | Blätter | ein Drehmoment das sich kontinuierlich ändert. So entsteht eine ungleic | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| Leistung gesorgt. Bewährte Rotorblatt-Designs Bei den Anlagen dieser Plattform-Generation nutzt Nordex bewährte aerodynamische Designs für die Rotordurchmesser von 100, 117 und 131 Metern. Die Blätter NR50, NR58,5 und NR65,5 hat Nordex im eigenen Haus entwickelt. Dadurch erreichen wir schlüssige Gesamtanlagenkonzepte. Die effizienten Rotorblätter sind perfekt auf die jeweilige Anlagentechn | mische Designs für die Rotordurchmesser von 100, 117 und 131 Metern. Die | Blätter | NR50, NR58,5 und NR65,5 hat Nordex im eigenen Haus entwickelt. Dadurch | Nordex | |
| ische Daten Rotor Rotordurchmesser 114,0 m Überstrichene Fläche 10.207 m2 Nenndrehzahl Ca. 12,06 (+16 %) min-1 Blattspitzengeschwindigkeit 72 m/s Achsneigung der Rotorwelle 5 ° Konuswinkel der Blätter 4,0 ° Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrzeigersinn, bzw. rechts Anordnung zum Turm luvseitig Tabelle 1: Technische Daten Rotor 2.1.1 Rotorblätter Das Blattdesign de | zengeschwindigkeit 72 m/s Achsneigung der Rotorwelle 5 ° Konuswinkel der | Blätter | 4,0 ° Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrzeig | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| itzt. Die Rotorblätter sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine Reduzierung der Geräuschemissionen der REpower 3.2M114 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der Blätter schützt diese vor negativen Einflüssen durch UV-Strahlung sowie durch Feuchtigkeit. Zur Vermeidung von Erosion werden darüber hinaus die Blattvorderkanten durch weitere Maßnahmen besonders ge | en der REpower 3.2M114 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der | Blätter | schützt diese vor negativen Einflüssen durch UV-Strahlung sowie durch F | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| FSBELEHRUNG ................................................. 49 VII. Verzeichnis der Rechtsquellen ............................................. 50 II. Antragsunterlagen Nr. Antragsunterlagen Blätter ORDNER 1 Inhaltsverzeichnis 2 Register 1 Antrag gem. § 4 BImSchG Formular 1 2 Projektkurzbeschreibung 8 Register 2 Bauvorlagen Bauantragsformular 2 Baubeschreibung 1 Amtlicher Lageplan 1 Regi | ......................... 50 II. Antragsunterlagen Nr. Antragsunterlagen | Blätter | ORDNER 1 Inhaltsverzeichnis 2 Register 1 Antrag gem. § 4 BImSchG Formul | Kreis Lippe Der Landrat | |
| des hier beschriebenen neuen Freiheitsgrades, zum Beispiel abhängig von der Rotorposition, ist es möglich, auftretende Lasten an Turm und Blättern zu reduzieren, ohne dabei den Pitchwinkel der Blätter verstellen zu müssen, wie es gewöhnliche Lastregler machen. Im Rahmen dieses Projektes wurden hierzu Untersuchungen an einer virtuellen Windenergieanlage gemacht. Für die Simulation können le | asten an Turm und Blättern zu reduzieren, ohne dabei den Pitchwinkel der | Blätter | verstellen zu müssen, wie es gewöhnliche Lastregler machen. Im Rahmen d | SkyWind GmbH | |
| - 1,5 1 - 5 Leiser Zug Rauch treibt leicht ab, Windfahnen bleiben unbewegt 2 1,6 - 3,3 6 - 11 Leichte Brise Wind im Gesicht spürbar, Windfahnen bewegen sich 3 3,4 - 5,4 12 - 19 Schwache Brise Blätter und dünne Zweige werden bewegt, Fahnen flattern 4 5,5 - 7,9 20 - 28 Mäßige Brise Dünne Zweige werden bewegt, Staub und Papier verweht 5 8,0 - 10,7 29 - 38 Frische Brise Äste und kleine Bäume | icht spürbar, Windfahnen bewegen sich 3 3,4 - 5,4 12 - 19 Schwache Brise | Blätter | und dünne Zweige werden bewegt, Fahnen flattern 4 5,5 - 7,9 20 - 28 Mäß | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| des Rotors), kann man schon aus der jeweiligen Konstruktion eine Aussage über die Größe der Schnelllaufzahl formulieren und diese auch für gegebene Turbinen berechnen. Je länger die einzelnen Blätter des Rotors sind, desto größer ist die Schnelllaufzahl. Da die Umfangsgeschwindigkeit von der Drehzahl des Rotors abhängt, gilt ebenso: Je größer die Rotordrehzahl (und damit auch die Winkelge | und diese auch für gegebene Turbinen berechnen. Je länger die einzelnen | Blätter | des Rotors sind, desto größer ist die Schnelllaufzahl. Da die Umfangsge | leXsolar GmbH | |
| er und dünner gestaltet. Es wird die Widerstands- aber auch die Auftriebskraft verringert. Aus diesen Betrachtungen ergibt sich folgende besonders günstige Form der Rotorblätter: Die einzelnen Blätter sind eher flach und schmal geformt, werden allerdings zur Nabe hin dicker und breiter. Dies kommt auch den Betrachtungen zur Festigkeit der Rotorblätter entgegen, denn sie werden an der Nabe | bt sich folgende besonders günstige Form der Rotorblätter: Die einzelnen | Blätter | sind eher flach und schmal geformt, werden allerdings zur Nabe hin dick | leXsolar GmbH | |
| Betrieb der WESpe gewährleisten zu können, wurde eine mechanische Blattverstellung entwickelt, die wie folgt funktioniert: Beim Rotor der WESpe handelt es sich um einen Vier- Blatt-Rotor. Die Blätter sind voneinander unabhängig in Führungsrohren gelagert. Diese Blätter werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Überschreitung der Vorspannungskraft (definierte Drehzahl | rt: Beim Rotor der WESpe handelt es sich um einen Vier- Blatt-Rotor. Die | Blätter | sind voneinander unabhängig in Führungsrohren gelagert. Diese Blätter w | WES IBS GmbH | |
| ttverstellung entwickelt, die wie folgt funktioniert: Beim Rotor der WESpe handelt es sich um einen Vier- Blatt-Rotor. Die Blätter sind voneinander unabhängig in Führungsrohren gelagert. Diese Blätter werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Überschreitung der Vorspannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die Blätter im Führungsrohr nach außen. Mi | ie Blätter sind voneinander unabhängig in Führungsrohren gelagert. Diese | Blätter | werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Übersch | WES IBS GmbH | |
| Führungsrohren gelagert. Diese Blätter werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Überschreitung der Vorspannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die Blätter im Führungsrohr nach außen. Mittels Spindel im Außenrohr und Führungsstift im Innenrohr bewirkt die Längsbewegung der Blätter eine gleichzeitige Verdrehung von -10°bis max. + 30°. Außer dem E | er Vorspannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die | Blätter | im Führungsrohr nach außen. Mittels Spindel im Außenrohr und Führungsst | WES IBS GmbH | |
| spannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die Blätter im Führungsrohr nach außen. Mittels Spindel im Außenrohr und Führungsstift im Innenrohr bewirkt die Längsbewegung der Blätter eine gleichzeitige Verdrehung von -10°bis max. + 30°. Außer dem Einsatz als zweites Bremssystem, wird mittels dieser aktiv Stall Regelung31 auch die Leistung reguliert bzw. Überleistung verhi | m Außenrohr und Führungsstift im Innenrohr bewirkt die Längsbewegung der | Blätter | eine gleichzeitige Verdrehung von -10°bis max. + 30°. Außer dem Einsatz | WES IBS GmbH | |
| dem Einsatz als zweites Bremssystem, wird mittels dieser aktiv Stall Regelung31 auch die Leistung reguliert bzw. Überleistung verhindert. Ein möglichst gleiches Verstellverhalten der einzelnen Blätter ist hierfür Voraussetzung. Um dies sicher zu stellen, wurde im Rahmen einer Facharbeit eine Messvorrichtung entwickelt, gebaut und getestet. Es war ein System zu fertigen, mit dem man die auf | stung verhindert. Ein möglichst gleiches Verstellverhalten der einzelnen | Blätter | ist hierfür Voraussetzung. Um dies sicher zu stellen, wurde im Rahmen e | WES IBS GmbH | |
| WESpe 5.0 ist eine 4- Blatt Lee-Läufer Anlage mit passiver Blattverstellung30. Dieser Fliehkraft- Pitch arbeitet mit einer speziell entwickelten Mechanik im Inneren der Nabe und verstellt die Blätter abhängig von der Rotordrehzahl im Bereich von 75 1/min bis 170 1/min. Die passive Windnachführung der Anlage wird durch die Windleitbleche an der Gondelverkleidung, sowie durch die Schrägstel | ner speziell entwickelten Mechanik im Inneren der Nabe und verstellt die | Blätter | abhängig von der Rotordrehzahl im Bereich von 75 1/min bis 170 1/min. D | WES IBS GmbH | |
| f die benötigte Länge abgelängt werden. Die tragende Struktur stellt dabei nicht das Profil selbst, sondern der Rohrholm dar, der in das Blattprofil geschoben und verschraubt wird. Am Ende der Blätter wird jeweils eine Endkappe positioniert, um die Randwirbelverluste zu reduzieren. Wie in Kapitel 5.1.5. bereits beschrieben, verfügt der Rotor über eine mechanische Blattverstellung, die über | dar, der in das Blattprofil geschoben und verschraubt wird. Am Ende der | Blätter | wird jeweils eine Endkappe positioniert, um die Randwirbelverluste zu r | WES IBS GmbH | |
| ste zu reduzieren. Wie in Kapitel 5.1.5. bereits beschrieben, verfügt der Rotor über eine mechanische Blattverstellung, die über Fliehkraft, also je nach Rotordrehzahl, selbst regelnd ist. Die Blätter werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Überschreitung der Vorspannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die Blätter im Führungsrohr nach außen. Mi | die über Fliehkraft, also je nach Rotordrehzahl, selbst regelnd ist. Die | Blätter | werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Übersch | WES IBS GmbH | |
| ehzahl, selbst regelnd ist. Die Blätter werden gegen Tellerfedern mittels Kronenmutter vorgespannt. Bei Überschreitung der Vorspannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die Blätter im Führungsrohr nach außen. Mittels Spindel im Außenrohr und Führungsstift im Innenrohr bewirkt die Längsbewegung der Blätter eine gleichzeitige Verdrehung von -10°bis max. + 30°. Diese Eigen | er Vorspannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die | Blätter | im Führungsrohr nach außen. Mittels Spindel im Außenrohr und Führungsst | WES IBS GmbH | |
| spannungskraft (definierte Drehzahl von ca. 140 1/min) wandern die Blätter im Führungsrohr nach außen. Mittels Spindel im Außenrohr und Führungsstift im Innenrohr bewirkt die Längsbewegung der Blätter eine gleichzeitige Verdrehung von -10°bis max. + 30°. Diese Eigenentwicklung ist im Sommer 2010 beim Deutschen Patent und Markenamt (DPMA) zum Patent angemeldet worden. Während der Entwicklun | m Außenrohr und Führungsstift im Innenrohr bewirkt die Längsbewegung der | Blätter | eine gleichzeitige Verdrehung von -10°bis max. + 30°. Diese Eigenentwic | WES IBS GmbH | |
| ....................... 9 1 Technische Konzeption Die NORDEX N90 ist eine drehzahlvariable Windenergieanlage mit 90 m Rotordurchmesser und einer Nennleistung von 2 300 kW. Die Maschine und die Blätter sind für die Windklasse 2 ausgelegt. Die Leistungsbegrenzung erfolgt durch Einzelblattverstellung (pitch). Die Anlage ist eine Weiterentwicklung der NORDEX N80. NORDEX ist gemäß ISO 9001 zert | tordurchmesser und einer Nennleistung von 2 300 kW. Die Maschine und die | Blätter | sind für die Windklasse 2 ausgelegt. Die Leistungsbegrenzung erfolgt du | Nordex Energy GmbH | |
| ränzen und Antrieben zur Blattverstellung. Die Rotorblätter sind aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Die Verstellsysteme sind dreifach redundant ausgeführt. Die Blätter sind ausgestattet mit einem Blitzschutzsystem mit einer Fangelektrode, die den Blitz zur Nabe hin ableitet. Rotordaten Rotordurchmesser 90 m überstrichene Fläche 6 362 m2 max. Blattspitzenges | hergestellt. Die Verstellsysteme sind dreifach redundant ausgeführt. Die | Blätter | sind ausgestattet mit einem Blitzschutzsystem mit einer Fangelektrode, | Nordex Energy GmbH | |
| ur Rotorblattverstellung steht ein Sicherheitssystem zur Verfügung – nach unerwünschtem Ausfall der Versorgungsspannung, wird automatisch eine Notstromversorgung im Pitch zugeschaltet, die die Blätter quer zur Rotationsrichtung stellt. Zusätzlich zur Einzelblattverstellung ist die NORDEX N90 mit einer mechanischen Bremse ausgestattet, die bei einem Not-Stopp ein Moment entsprechend dem ein | wird automatisch eine Notstromversorgung im Pitch zugeschaltet, die die | Blätter | quer zur Rotationsrichtung stellt. Zusätzlich zur Einzelblattverstellun | Nordex Energy GmbH | |
| erend auf dieser Norm Kriterien zur Bewertung von Auswuchtstrategien erarbeitet werden [4, 10] (siehe Tabelle 2). Die Unwuchtstatistik und die Höhe der gefundenen MU zeigt, dass das Wiegen der Blätter im Werk allein nicht ausreicht, zudem es eine Vielzahl an möglichen MU-Entstehungsursachen ab dem Blatttransport bis hin zu betriebsbedingten Effekten gibt (Tabelle 1). Schwingungssensoren ze | wuchtstatistik und die Höhe der gefundenen MU zeigt, dass das Wiegen der | Blätter | im Werk allein nicht ausreicht, zudem es eine Vielzahl an möglichen MU- | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| lativen Blattwinkeldifferenz irreführend, weil diese tolerierbar ist, aber der gesamte Rotor kollektiv gegenüber dem Blattwinkel-Sollwert falsch steht. Die separate Analyse der zugehörigen 831 Blätter ergibt, dass nur 21% innerhalb der zulässigen absoluten Grenzen (+/- 0,3°) stehen. 47% der Blätter steht zu weit nach „Stall“, d.h. bei Pitch-WEA besteht die Gefahr des Stall-Effekts mit grav | ttwinkel-Sollwert falsch steht. Die separate Analyse der zugehörigen 831 | Blätter | ergibt, dass nur 21% innerhalb der zulässigen absoluten Grenzen (+/- 0, | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| tiv gegenüber dem Blattwinkel-Sollwert falsch steht. Die separate Analyse der zugehörigen 831 Blätter ergibt, dass nur 21% innerhalb der zulässigen absoluten Grenzen (+/- 0,3°) stehen. 47% der Blätter steht zu weit nach „Stall“, d.h. bei Pitch-WEA besteht die Gefahr des Stall-Effekts mit gravierenden Schwingungen und verschlechterter Leistungskurve. Rund ein Drittel der Blätter steht zu we | 1% innerhalb der zulässigen absoluten Grenzen (+/- 0,3°) stehen. 47% der | Blätter | steht zu weit nach „Stall“, d.h. bei Pitch-WEA besteht die Gefahr des S | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| hen. 47% der Blätter steht zu weit nach „Stall“, d.h. bei Pitch-WEA besteht die Gefahr des Stall-Effekts mit gravierenden Schwingungen und verschlechterter Leistungskurve. Rund ein Drittel der Blätter steht zu weit nach Fahne, was ebenfalls die Leistungskurve senkt. Der Mittelwert über alle Blätter liegt bei -0,34 Grad, die zugehörige Standardabweichung +/- 2,0 Grad. Rund 40% der Blätter w | n Schwingungen und verschlechterter Leistungskurve. Rund ein Drittel der | Blätter | steht zu weit nach Fahne, was ebenfalls die Leistungskurve senkt. Der M | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| fekts mit gravierenden Schwingungen und verschlechterter Leistungskurve. Rund ein Drittel der Blätter steht zu weit nach Fahne, was ebenfalls die Leistungskurve senkt. Der Mittelwert über alle Blätter liegt bei -0,34 Grad, die zugehörige Standardabweichung +/- 2,0 Grad. Rund 40% der Blätter weichen mehr als 1 Grad vom Sollwert ab, also um mehr als das Dreifache des absoluten Grenzwerts. Ma | Fahne, was ebenfalls die Leistungskurve senkt. Der Mittelwert über alle | Blätter | liegt bei -0,34 Grad, die zugehörige Standardabweichung +/- 2,0 Grad. R | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| er Blätter steht zu weit nach Fahne, was ebenfalls die Leistungskurve senkt. Der Mittelwert über alle Blätter liegt bei -0,34 Grad, die zugehörige Standardabweichung +/- 2,0 Grad. Rund 40% der Blätter weichen mehr als 1 Grad vom Sollwert ab, also um mehr als das Dreifache des absoluten Grenzwerts. Maximalwerte sind -8,8 und +11,8 Grad. 1 Grad mittlere Abweichung der Blattwinkel bedeutet jä | -0,34 Grad, die zugehörige Standardabweichung +/- 2,0 Grad. Rund 40% der | Blätter | weichen mehr als 1 Grad vom Sollwert ab, also um mehr als das Dreifache | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| d 7: Auswertung der absoluten Blattwinkel von 831 Rotorblätter der 277 WEA ZU WEIT NACH STALL ZU WEIT NACH FAHNE INNERHALB +/- 0,3₀ Die Werte streuen verständlicherweise, je nachdem, wie viele Blätter wie falsch stehen und ob es zusätzliche Schadensstillstände gab. Dies bedeutet, dass bereits die zulässige Blattwinkelabweichung von 0,3 Grad eines Blattes einen Ertragsverlust von 2% gegenüb | LB +/- 0,3₀ Die Werte streuen verständlicherweise, je nachdem, wie viele | Blätter | wie falsch stehen und ob es zusätzliche Schadensstillstände gab. Dies b | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| n stärker über das Blatt verteilt. Die 0-Grad-Blattmarke bezieht sich jedoch nur auf einen einzigen Referenzschnitt, der meist nahe der Blattspitze liegt. Daher kann man per Blattmarke moderne Blätter nur bedingt optimal einstellen, schon die zulässigen Verwindungsabweichungen verursachen unterschiedliche aerodynamische Verhältnisse mit entsprechend erhöhten AU-Kräften und -schwingungen. S | meist nahe der Blattspitze liegt. Daher kann man per Blattmarke moderne | Blätter | nur bedingt optimal einstellen, schon die zulässigen Verwindungsabweich | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| Rotorblätter. Bei Differenzen über 1 Grad und starkem Wind kann es passieren, dass ein falsch nach Stall stehendes Blatt mehr als die Hälfte der gesamten Rotorleistung liefert und die anderen Blätter „mitschleppt“. Die WEA-Steuerung sieht jedoch nur die Leistungssumme an der Nabe. Lastsimulations-Abteilungen ist das bekannt. Diese Effekte erhöhen drastisch die Rotorlasten und den Lebensda | t mehr als die Hälfte der gesamten Rotorleistung liefert und die anderen | Blätter | „mitschleppt“. Die WEA-Steuerung sieht jedoch nur die Leistungssumme an | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| .......................................................................................................................................................................................... 5 2.2 Blätter ............................................................................................................................................................................................... | .................................................................. 5 2.2 | Blätter | ....................................................................... | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| n Windrichtung steht. Die Möglichkeit der Blattverstellung auf die volle Segelstellung von 90 Grad bewirkt ein aerodynamisches Bremsen des Rotors, wodurch die Rotordrehzahl begrenzt wird. 2.2 Blätter Jede 3.2/3.4-130 WEA hat drei Rotorblätter. Das Blattprofil verändert sich über die Blattspannweite und verjüngt sich von innen nach außen (in Richtung der Blattspitze). Die folgenden Angaben | isches Bremsen des Rotors, wodurch die Rotordrehzahl begrenzt wird. 2.2 | Blätter | Jede 3.2/3.4-130 WEA hat drei Rotorblätter. Das Blattprofil verändert s | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| s – GE) oder in einer externen Trafostation (Lieferumfang des Käufers). 3 Technischen Daten der 3.2/3.4-130 Anlage 3.2/3.4-130 Nennleistung [MW] 3.23/3.43 Rotordurchmesser [m] 130 Anzahl der Blätter 3 Überstrichene Fläche [m2] 13273 Drehrichtung: (windwärts betrachtet) im Uhrzeigersinn Höchstgeschwindigkeit der Blattspitzen [m/s] 82.4 Ausrichtung Gegen den Wind Drehzahlregelung Blattvers | /3.4-130 Nennleistung [MW] 3.23/3.43 Rotordurchmesser [m] 130 Anzahl der | Blätter | 3 Überstrichene Fläche [m2] 13273 Drehrichtung: (windwärts betrachtet) | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| Maße und Gewichte der Turmsektionen. 2.1 Turm Flanschabmessungen 3 Nabe Die Maße und Gewichte der Nabe in diesem Kapitel beinhalten weder den Spinner noch die Bolzen, die zum Befestigen der Blätter an der Nabe verwendet werden. Gewicht (kg) Gewicht (lbs) Länge (m) Länge (ft) Breite (m) Breite (ft) Höhe (m) Höhe (ft) Tabelle 7: Maße und Gewichte der Nabe für die 3.2-130 Konfigurationen | tel beinhalten weder den Spinner noch die Bolzen, die zum Befestigen der | Blätter | an der Nabe verwendet werden. Gewicht (kg) Gewicht (lbs) Länge (m) Läng | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| n die Windverhältnisse vor den Blättern gemessen werden, um diese so zu verstellen, dass die Rotordrehzahl auch bei schwankender Windstärke konstant bleibt und gleichzeitig die Belastungen der Blätter gering ausfallen. Ein erster experimenteller Ansatz dazu findet sich in einer Anlage des Offshore-Windparks alpha ventus, bei der das Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart ein Li | ankender Windstärke konstant bleibt und gleichzeitig die Belastungen der | Blätter | gering ausfallen. Ein erster experimenteller Ansatz dazu findet sich in | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| dazugehörigen Second-Life-Strategien und Märkte sind schwer einzuschätzen. Die Entsorgung von Rotorblättern etwa kann der WEA-Betreiber durch thermische Beseitigung erledigen. Dazu werden die Blätter am Ort der demontierten WEA von Dienstleistern zerkleinert, um transportfähig zu sein. Es fallen für eine Anlage mit 60 m Rotordurchmesser Kosten von etwa 3.000 Euro an. Die Verantwortung der | er WEA-Betreiber durch thermische Beseitigung erledigen. Dazu werden die | Blätter | am Ort der demontierten WEA von Dienstleistern zerkleinert, um transpor | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| rklebt. Seltener bestehen Rotorblätter aus Holz, Holz-Epoxid- oder Holz-Faser-Epoxid-Verbundwerkstoffen. Im Gegensatz zu Rotorblättern aus GFK und CFK können die in kleinen Anlagen verwendeten Blätter aus Holz besser recycelt werden. Verbundkunststoffe weisen eine hohe Festigkeit auf, sind dabei korrosionsbeständig und besonders leicht. Die Lebensdauer von Rotorblättern liegt bei guter War | Rotorblättern aus GFK und CFK können die in kleinen Anlagen verwendeten | Blätter | aus Holz besser recycelt werden. Verbundkunststoffe weisen eine hohe Fe | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| gedreht und somit auch als Rotorbremse genutzt werden. Das patentierte VENSYS-Blattwinkelverstellsystem - mit schmierungsfreien Zahnriemen zur Kraftübertragung - hat einerseits die Aufgabe die Blätter genau zu positionieren und andererseits die Aufgabe die Blätter im Notfall in eine sichere Position zu bringen. Eine Notabschaltung der Windenergieanlage muss im Falle eines Netzausfalls oder | sfreien Zahnriemen zur Kraftübertragung - hat einerseits die Aufgabe die | Blätter | genau zu positionieren und andererseits die Aufgabe die Blätter im Notf | VENSYS Energy AG | |
| tierte VENSYS-Blattwinkelverstellsystem - mit schmierungsfreien Zahnriemen zur Kraftübertragung - hat einerseits die Aufgabe die Blätter genau zu positionieren und andererseits die Aufgabe die Blätter im Notfall in eine sichere Position zu bringen. Eine Notabschaltung der Windenergieanlage muss im Falle eines Netzausfalls oder einer anderweitigen Störung vollständig autark funktionieren. Z | gabe die Blätter genau zu positionieren und andererseits die Aufgabe die | Blätter | im Notfall in eine sichere Position zu bringen. Eine Notabschaltung der | VENSYS Energy AG | |
| schung stark reglementiert war, bei den Allgaier-Werken in Uhingen fort. Ab 1950 wurde die WE-10 in Serie produziert, die deutschlandweit erste Windenergieanlage mit aerodynamisch optimierten Blättern . Ein von Studierenden restauriertes Exemplar mit 10 Meter Rotordurchmesser wurde auf dem Campus der Universität Stuttgart vor dem Institut für Flugzeugbau wiederaufgebaut (04). Die technolog | e deutschlandweit erste Windenergieanlage mit aerodynamisch optimierten | Blättern | . Ein von Studierenden restauriertes Exemplar mit 10 Meter Rotordurchme | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| ht durch den Einsatz aufwendiger Regelungstechnik, beispielsweise durch Überwachung einer Vielzahl von Betriebsparametern oder laser-optischer Fasersensoren zur Messung der Belastungen in den Blättern . Außerdem kommen moderne Werkstoffe, wie Kohlefaserverbund oder dynamisch hochfeste Guss- und Schmiedelegierungen, zum Einsatz. Durch die zeitliche und räumliche Struktur von Böen wirkt jede | n oder laser-optischer Fasersensoren zur Messung der Belastungen in den | Blättern | . Außerdem kommen moderne Werkstoffe, wie Kohlefaserverbund oder dynami | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| stung von 3 Megawatt erbringen und wurde in den 1980er Jahren von MAN (Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg) im Kaiser-Wilhelm-Koog bei Marne (Elbmündung) errichtet. Der Rotor arbeitete mit zwei Blättern als Leeläufer. Mit einer Nabenhöhe von etwa 100 m war die Anlage lange Zeit die größte Windkraftanlage der Welt, allerdings war die Technik nicht ausgereift: 1988 musste sie wegen Materialsc | elm-Koog bei Marne (Elbmündung) errichtet. Der Rotor arbeitete mit zwei | Blättern | als Leeläufer. Mit einer Nabenhöhe von etwa 100 m war die Anlage lange | Landratsamt Schweinfurt | |
| se bei hohen Drehgeschwindigkeiten sehr laut werden. Zweiflügler haben unter anderem den Nachteil, dass sie auf das Auge des Betrachters besonders unruhig wirken. Windräder mit vier oder mehr Blättern liefern nicht mehr Strom als Dreiflügler. So haben die meisten Hersteller dieses Prinzip übernommen. Wie funktioniert eine Windkraftanlage Die im Wind enthaltene kinetische Energie (Bewegung | des Betrachters besonders unruhig wirken. Windräder mit vier oder mehr | Blättern | liefern nicht mehr Strom als Dreiflügler. So haben die meisten Herstel | Landratsamt Schweinfurt | |
| ersorgung Integrierter Blitzschutz Rotorhaltebremse Tipgeschwindigkeit 48-78 m/s Fernüberwachung Enercon Scada Generator Direktgetriebener Gewicht 504 t Ringgenerator (synchron) (Turmkopf mit Blättern ) 12 m Durchmesser Drehzahl Variabel 8 - 13 U/min Das Forschungsprojekt der Fa. Enercon startete 1998. Ziel war die Entwicklung einer Anlage mit 112 m Rotordurchmesser, einer Nennleistung von | Direktgetriebener Gewicht 504 t Ringgenerator (synchron) (Turmkopf mit | Blättern | ) 12 m Durchmesser Drehzahl Variabel 8 - 13 U/min Das Forschungsprojekt | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| Blättern Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Generator Synchron Synchron Asynchron Asynchron Asynchron Asynchron Asynchron Turmkopfmasse (Turmkopf 504 t 301,8 t ca. 350 t 275 t 104 t 134,8 t 134,5 t mit | masse (Turmkopf 504 t 301,8 t ca. 350 t 275 t 104 t 134,8 t 134,5 t mit | Blättern | ) ( | ) Die Fa. Nordex arbeitet derzeit für die N 80 an einer Erhöhung de | |
| ase in den Wind gedreht. Da die Blattverstellungen der Rotorblätter jeweils unabhängig voneinander arbeiten und auch ein einzelnes Rotorblatt bei versagender Verstellung an den beiden anderen Blättern den Rotor in Sekundenschnelle aus allen erdenklichen Störsituationen noch in sichere Drehzahlbereiche bringen kann, ergibt sich ein dreifach redundantes Sicherheitssystem. Bei Abschaltung d | einzelnes Rotorblatt bei versagender Verstellung an den beiden anderen | Blättern | den Rotor in Sekundenschnelle aus allen erdenklichen Störsituationen n | Nordex Energy GmbH | |
| s Windkraftrades nicht durch die Anzahl der Rotorblätter beeinflusst. In den 1980er und in den frühen 1990er Jahren ist des Öfteren der Versuch unternommen worden, Rotoren mit einem oder zwei Blättern auf den Markt zu bringen [EWEA: 2009e, S.66]. Allerdings konnten sich diese nicht durchsetzen, so dass Turbinen mit nur einem Rotorblatt heutzutage kaum eingesetzt werden. Die meisten konven | des Öfteren der Versuch unternommen worden, Rotoren mit einem oder zwei | Blättern | auf den Markt zu bringen [EWEA: 2009e, S.66]. Allerdings konnten sich | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| Moderne Anlagen erreichen bis zu cP = 50 %. Der sich drehende Rotor bildet ein Hindernis, das den Wind abbremst und damit die Leistungsentnahme bestimmt. Anlagen mit einer größeren Anzahl von Blättern drehen sich daher entsprechend langsamer. Die heute fast ausschließlich eingesetzten dreiblättrigen Rotoren erreichen den maximalen Wirkungsgrad bei einer Schnelllaufzahl λ ≈ 7. Die Spitzen | t die Leistungsentnahme bestimmt. Anlagen mit einer größeren Anzahl von | Blättern | drehen sich daher entsprechend langsamer. Die heute fast ausschließlic | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| oren für die Blatt-Ober- und Unterschale Der Halter ist das Verbindungsstück zwischen Erdungsseil und Rezeptoren. Bilder: Allianz Bei Rotorblättern mit ungünstiger Rezeptor-Anordnung oder bei Blättern mit Wassereinschlüssen kann es vorkommen, dass Blitze auch direkt durch die Blattoberfläche in das Erdungssystem einschlagen. Die Blattbewegung erschwert es dem Blitz, in den Rezeptor einzus | : Allianz Bei Rotorblättern mit ungünstiger Rezeptor-Anordnung oder bei | Blättern | mit Wassereinschlüssen kann es vorkommen, dass Blitze auch direkt durc | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| stabiles Verhalten beim Heben mir nur geringen Auslenkungen. Die seitlichen Halteseile erwiesen sich als weitestgehend unnötig. Die Anlage wird über Kopf mit in Betriebsposition befindlichen Blättern gehoben, dadurch ist die Windangriffsfläche am Rotor zunächst minimal. Beim 90° Klappvorgang verändert sich allerdings die Angriffsfläche des Rotors entsprechend des Einklappwinkels. Die Sim | unnötig. Die Anlage wird über Kopf mit in Betriebsposition befindlichen | Blättern | gehoben, dadurch ist die Windangriffsfläche am Rotor zunächst minimal. | SkyWind GmbH | |
| m den Referenzpunkt bewegt. Diese Belastung muss das Pitchsystem aushalten. Insgesamt zeigt der Lastregler zufriedenstellende Ergebnisse. Er erreicht eine spürbare Lastminderung sowohl an den Blättern als auch am Turm. Als Messwerte werden lediglich die Blattwurzelbiegemomente benötigt. Die einfache Struktur des Reglers ermöglicht eine gute Interpretierbarkeit und Überwachung der Regelung | lende Ergebnisse. Er erreicht eine spürbare Lastminderung sowohl an den | Blättern | als auch am Turm. Als Messwerte werden lediglich die Blattwurzelbiegem | SkyWind GmbH | |
| erende Vorsteuerung. Über eine geschickte Ansteuerung des hier beschriebenen neuen Freiheitsgrades, zum Beispiel abhängig von der Rotorposition, ist es möglich, auftretende Lasten an Turm und Blättern zu reduzieren, ohne dabei den Pitchwinkel der Blätter verstellen zu müssen, wie es gewöhnliche Lastregler machen. Im Rahmen dieses Projektes wurden hierzu Untersuchungen an einer virtuellen | g von der Rotorposition, ist es möglich, auftretende Lasten an Turm und | Blättern | zu reduzieren, ohne dabei den Pitchwinkel der Blätter verstellen zu mü | SkyWind GmbH | |
| nte aufgrund von Verzögerungen beim Projektpartner leider nicht eingesetzt werden. In den Ergebnissen ist zu erkennen, dass sich die Steuerung grundsätzlich positiv auf die Lasten an Turm und Blättern auswirkt. Es zeigt sich jedoch auch, dass bestimmte Lasten nicht verringert, sondern nur umverteilt werden. Zum Beispiel ist die Erhöhung des Kippmomentes am Turm damit begründet, dass die ü | ass sich die Steuerung grundsätzlich positiv auf die Lasten an Turm und | Blättern | auswirkt. Es zeigt sich jedoch auch, dass bestimmte Lasten nicht verri | SkyWind GmbH | |
| drehbar Steigt das Drehmoment der pitchgesteuerten Rotoren bei zunehmender Windgeschwindigkeit immer mehr an (max. 105 Nm), wird dieses bei den in Richtung Stall (Strömungsabriß) verdrehbaren Blättern sehr schön abgeregelt (max. 50Nm). Das Ergebnis dieser Untersuchung war die Auslegung der WESpe als Aktiv-StallAnlage. So kann auch ein Abbremsen der Anlage bei hohen Windgeschwindigkeiten s | m), wird dieses bei den in Richtung Stall (Strömungsabriß) verdrehbaren | Blättern | sehr schön abgeregelt (max. 50Nm). Das Ergebnis dieser Untersuchung wa | WES IBS GmbH | |
| schaltwind 25 m/s rechnerische Lebensdauer 20 Jahre Klimatische Entwurfsdaten Gondel und Rotor zertifiziert nach GL 2, IEC 2a Umgebungstemperatur -20…+40 °C 2 Rotor Der Rotor besteht aus drei Blättern , einer Rotornabe, Drehkränzen und Antrieben zur Blattverstellung. Die Rotorblätter sind aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Die Verstellsysteme sind dreifach | EC 2a Umgebungstemperatur -20…+40 °C 2 Rotor Der Rotor besteht aus drei | Blättern | , einer Rotornabe, Drehkränzen und Antrieben zur Blattverstellung. Die | Nordex Energy GmbH | |
| nur zur Arretierung des Triebstranges für Wartungszwecke eingesetzt. Die Rotorblätter von Windenergieanlagen werden aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, teilweise wird bei großen Blättern auch zusätzlich Kohlefaser verwendet. Bei Blattlängen von bis zu 65 Metern ist insbesondere im Binnenland der Transport dieser Komponente an die jeweiligen Standorte eine erhebliche logistis | glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, teilweise wird bei großen | Blättern | auch zusätzlich Kohlefaser verwendet. Bei Blattlängen von bis zu 65 Me | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| r problematischen Windenergieanlage (WEA) beauftragt. Unabhängige Gutachter sollten die Ursache für die immer wiederkehrenden Symptome finden. Sie vermaßen die Blattwinkel und fanden bei zwei Blättern Abweichungen von deutlich über einem Grad, während die zulässigen Toleranzen im Zehntel-Grad-Bereich liegen. Daher wollten Investor und Betriebsführer selbst erleben, was eine Blattjustage b | enden Symptome finden. Sie vermaßen die Blattwinkel und fanden bei zwei | Blättern | Abweichungen von deutlich über einem Grad, während die zulässigen Tole | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ) eingesetzten Schwingungssensoren allenfalls für eine grobe Schätzung des Unwuchtniveaus geeignet, nicht jedoch für eine exakte Messung mit Auswuchtempfehlung. Dies gilt auch für Sensorik in Blättern . Weiterhin müssten im CMS aufwändige Klassier-Algorithmen implementiert werden. Gleichwohl kann ein erfahrener CMS-Experte, WEA-Hersteller oder auch Betreiber in einer Flottenauswertung von | e exakte Messung mit Auswuchtempfehlung. Dies gilt auch für Sensorik in | Blättern | . Weiterhin müssten im CMS aufwändige Klassier-Algorithmen implementier | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ttspitze wird nur mit begrenzter Auflösung abgebildet. Die zulässigen Toleranzen für die Blattverwindung zwischen Blattspitze und größter Blatttiefe betragen meist 1 Grad. Bei modernen großen Blättern ist die Leistungsentnahme aus dem Wind auch aus akustischen Gründen stärker über das Blatt verteilt. Die 0-Grad-Blattmarke bezieht sich jedoch nur auf einen einzigen Referenzschnitt, der mei | pitze und größter Blatttiefe betragen meist 1 Grad. Bei modernen großen | Blättern | ist die Leistungsentnahme aus dem Wind auch aus akustischen Gründen st | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| t die Drehzahlregulierung des WEA-Rotors bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Nenngeschwindigkeit. Dabei wird die Blattverstellung eingesetzt, um übermäßigen aerodynamischen Auftrieb an den Blättern abzuführen. Die Energie aus Windböen unter der Nennwindgeschwindigkeit wird gewonnen, indem man den Rotor höher drehen lässt. Durch eine unabhängige Sicherungsfunktion lässt sich jedes Blatt | tverstellung eingesetzt, um übermäßigen aerodynamischen Auftrieb an den | Blättern | abzuführen. Die Energie aus Windböen unter der Nennwindgeschwindigkeit | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| n der WEA. Der Zugang vom Turm ins Maschinenhaus erfolgt durch den Boden des Maschinenhauses. Das Maschinenhaus ist belüftet und durch Lampen beleuchtet. Eine Luke gestattet den Zugang zu den Blättern und zur Nabe. 2.13 Anemometer, Windfahne und Blitzableiter Ein Anemometer, eine Windfahne und ein Blitzableiter sind oben auf dem Gehäuse des Maschinenhauses montiert. Der Zugang zu diesen S | ftet und durch Lampen beleuchtet. Eine Luke gestattet den Zugang zu den | Blättern | und zur Nabe. 2.13 Anemometer, Windfahne und Blitzableiter Ein Anemome | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| ieb könnten in der nächsten Entwicklungsstufe aktiv steuerbare, „intelligente“ Rotorblätter von Bedeutung sein. Durch Sensoren wie das laseroptische Lidar könnten die Windverhältnisse vor den Blättern gemessen werden, um diese so zu verstellen, dass die Rotordrehzahl auch bei schwankender Windstärke konstant bleibt und gleichzeitig die Belastungen der Blätter gering ausfallen. Ein erster | nsoren wie das laseroptische Lidar könnten die Windverhältnisse vor den | Blättern | gemessen werden, um diese so zu verstellen, dass die Rotordrehzahl auc | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH |
Notes:
1 Where to start a query
2Smart Searcht breaks the user's input into individual words and then matches those words in any position and in any order in the table (rather than simple doing a simple string compare)
3Regular Expressions can be used to initialize advanced searches. In the regular expression search you can enter regular expression with various wildcards such as:
- Start of the line ^
- Any character .
- Any character in the range between characters N and P [M-P]
- End of the line 33/li>
- Also you can use operators:
- Character/strings that repeats 0 or more times - operator *
- Character/strings that repeats 1 or more times - operator +
- Character that may but does not need to appear in the sequence - operator ?