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05.02.2016, 07:51 Uhr | 0 |

Höher als Empire State Der gigantischste Windgenerator der Welt hat klappbare Rotoren

Diese Windmühle sprengt alle heutigen Dimensionen. 50 MW Leistung, also zehnmal so viel wie heutige 5-MW-Anlagen in der Nordsee.  Die Rotorblätter sind 200 m lang. Die Kräfte wären dabei so gewaltig, dass die Rotoren sich wie Palmblätter in den Wind legen können. Die Idee stammt aus den USA. Hier die Details.

Der Ingenieur Todd Griffith mit dem Querschnitt eines Rotorblattes
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Der Ingenieur Todd Griffith mit dem Querschnitt eines Rotorblattes: Künftig wollen die Amerikaner Windenergieanlagen mit einer Leistung von 50 MW bauen. Dazu sollen die Rotoren bis zu 200 m lang sein.

Foto: Randy Montoya/Sandia Labs

Während Windmühlenbauer in aller Welt daran arbeiten, Generatoren mit einer Leistung von 10 bis15 MW zu entwickeln – die größten kommen derzeit auf 8 MW – planen US-Forscher gleich einen Quantensprung. Im Sandia National Laboratories, einem Forschungszentrum des Rüstungskonzern Lockheed Martin, soll ein Windgenerator mit einer Leistung von 50 MW entwickelt werden.

Die Rotorblätter werden eine Länge von 200 m haben und dem Wind eine gewaltige Angriffsfläche bieten. Die Generatoren sollen auf dem Meer stationiert werden. Damit sie bei starkem Sturm nicht zerstört werden, können sich die Rotoren wie Blätter in die Windrichtung neigen. Die Sandia-Mühlen werden etwa 450 m hoch sein, höher also als das Empire State Building in New York.

Mit Druckluft zurück in die Arbeitsstellung

Damit die Rotorblätter abklappen können, sollen nahe der Nabe Gelenke eingebaut werden. Mit Hilfe von Druckluft könnten sie später wieder in Normalstellung gebracht werden, sodass sie sich wieder drehen und den Generator antreiben können.

Weil sich 200 m lange Rotorblätter allenfalls mit Luftschiffen transportieren lassen, sollen sie nicht, wie heute üblich, in einem Stück produziert werden, sondern segmentweise. Erst auf der Baustelle werden sie zusammengefügt. Trotzdem sollen sie so preiswert herzustellen sein, dass sie Strom günstiger produzieren als heutige Windgeneratoren.

Siemens gehört zu den Beratern

„Die USA haben ein hohes Offshore-Windenergie-Potenzial“, sagt der Luftfahrtingenieur Todd Griffith, bei Sandia für die Entwicklung der Rotorblätter zuständig. Doch Offshore-Installationen seien kostenaufwändig. „Deshalb brauchen wir größere Turbinen, um diese Energie kostengünstig nutzen zu können“, so Griffith.

Segmented Ultralight Morphing Rotor (SUMR) nennen die US-Forscher ihre Entwicklung, also Segmentierter ultraleichter wandelbarer Rotor. Sechs US-Hochschulen unterstützen das Sandia-Projekt. Als Berater fungieren Experten der Windenergieanlagenbauer Siemens, General Electric und Vestas.

Es gibt viele Risiken für so große Anlagen

Wie die Blätter schließlich aussehen werden ist noch offen – oder ein gut behütetes Geheimnis. Nur so viel verrät Griffith: Sie sollen weitaus leichter sein als herkömmliche Blätter. Dabei benötigen sie zusätzliche Masse in Form eines gewaltigen Gelenks, das das Abklappen bei Sturm ermöglicht.

Es muss zudem so ausgelegt sein, dass Druckluft den riesigen Flügel wieder in Arbeitsstellung bringen kann. Außerdem sind Befestigungssysteme nötig, die die Segmente miteinander verbinden. Nötig sind auch spezielle Generatoren, die sehr langsam drehen, oder riesige Getriebe, die die niedrige Rotationsgeschwindigkeit an das Tempo anpassen, das gewöhnliche Generatoren benötigen.

Denn allzu schnell darf der Rotor nicht drehen, weil sonst die Flügelspitzen die Schallgeschwindigkeit überschreiten. Bei den dabei entstehenden Erschütterungen könnte die Mühle zerstört werden.

DLR arbeitet an Konzept variabler Kanten

An einem anderen Konzept arbeitet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Großrotoren sollen demnach variable Kanten bekommen, die sich dem Wind anpassen können.

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Von Wolfgang Kempkens
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