Rückstromklappen für Windenergieanlagen

Effizienzsteigerung von Windenergieanlagen mittels Rückstromklappen

Bei Windenergieanlagen strömt die Luft entlang der Rotorblätter und erzeugt dadurch Auftrieb. Doch bei ungünstigen Bedingungen löst sich die Strömung vom Rotorblatt. Dieser Strömungsabriss – im Englischen „Stall“ genannt – mindert die Leistung der Anlage.

Um Windenergieanlagen gegen diesen Effekt zu wappnen, erproben Wissenschaftler des Fraunhofer IWES gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern den Einsatz sogenannter passiver Rückstromklappen. Die auf der Saugseite des Flügelprofils angebrachten Klappen öffnen sich automatisch kurz bevor die Strömung abreißt. Sie sorgen für höheren Auftrieb und verringern den Luftwiderstand. Für den Betrieb der Anlage bedeutet das: mehr Leistung und somit auch einen höheren Energieertrag. Außerdem kann das spätere Abreißen der Strömung zu geringeren Lasten führen, was insgesamt die Lebensdauer der Anlage erhöht.

Weitere Vorteile: Die Rückstromklappen lassen sich bei alten oder neuen Anlagen aufkleben, ohne dass eine Strukturänderung des Rotorblatts notwendig ist. Ein zusätzliches Basiselement an der Hinterkante soll zudem den Lärm reduzieren, was zu einer höheren Akzeptanz von Windenergieanlagen führen kann.

Rückstromklappen wurden bereits an Profilen von Segelflugzeugen simuliert und erprobt. Um den Nutzen von Rückstromklappen bei Windenergieanlagen zu untersuchen, führen die IWES-Forscher zusammen mit den Projektpartnern 2D-Strömungssimulationen durch. Es folgen Tests im Windkanal und numerische Abschätzungen zu Ertragssteigerung und Lastenreduktion für ganze 3D-Rotoren.