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Expertenforum

Fragen und Antworten zur Windenergie

Blick entlang eines Rotorblattes, fotografiert von der Gondel aus. Im Hintergrund sind klein die Häuser eines Dorfes zu erkennen.

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Fragen und Antworten zur Windenergie

Aerodynamik am Rotorblatt / Rotorblattform
(von powerfllo am So, 12.01.2014 um 16:49 Uhr)

Hallo!
 
Ich habe zwei etwas komplexere Fragen und hoffe, dass Sie sie beantworten können:
 
1. Eine Frage zur Verwindung des Rotorblattes:
Während das Rotorblattprofil in der Nähe der Rotornabe noch relativ "schräg" ist, ist es an der Blattspitze aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit praktisch senkrecht. Würde das nicht bedeuten, dass der Sog am Rotorblatt, der den Rotor in eine Drehbewegung versetzen soll, hier in horizontaler Richtung wirkt und damit gar nicht zur Drehbewegung beiträgt?! (Ich hoffe ich habe das verständlich erklären können ;-) )
 
2.Frage zur Berechnung des Rotorblattprofils:
Ist es möglich, das "ideale" Rotorblattprofil für eine bestimmte Windgeschwindigkeit zu berechnen? Oder andersherum: Den Wirkungsgrad eines gegebenen Rotorblattprofils berechnen?
Ich habe mich bereits auf verschiedenen Internetseiten (darunter diese und die Informationsseite des BWE) informiert, aber keine zufriedenstellenden Informationen gefunden.
 
Ich würde nämlich gerne meine Facharbeit (11. Klasse des Gymnasiums) über Rotorblätter schreiben, wobei ich mit verschiedenen Rotorblattprofilen experimentieren möchte. Allerdings bin ich mir nicht sicher, ob das tatsächlich schaffbar ist. Über alternative Vorschläge, was ich im Bereich Windenergie als Facharbeit für das Fach Physik schreiben könnte, freue ich mich natürlich auch :-)
 
Mit freundlichen Grüßen
 
Florian Aust

Experten-Antworten auf diese Frage:
Re: Aerodynamik am Rotorblatt / Rotorblattform
(von G_Pulte am Mo, 13.01.2014 um 01:28 Uhr)

Hallo Florian.

Die Frage ist sehr interessant, ich hoffe sie verständlich beantworten zu können.

Tatsächlich erscheint es rätselhaft, wie ein im äußeren Rotorbereich (fast) völlig flach zum Wind stehendes Blatt eine Antriebskraft in Drehrichtung erzeugt. Dazu muss man wissen, dass am Flügel eine "scheinbare Windrichtung" herrscht, die ein Produkt aus der "wahren" Windrichtung (also der Wind von vorn) und dem "Fahrtwind" des rotierenden Blattes darstellt. Die "Fahrtwindrichtung" steht genau rechtwinklig zum wahren Wind. Die Richtung des scheinbaren Windes liegt irgendwo im Winkelbereich zwischen dem wahren und dem Fahrtwind. Ihre Richtung liegt jedoch wesentlich näher an der Fahrtwindrichtung, wenn die Geschwindigkeit des Blattes und damit des Fahrtwindes sehr hoch ist. Dies ist im Bereich der Blattspitze der Fall, dort können Fahrtwindgeschwindigkeiten von über 200 km/h herrschen. Bei einer gleichzeitigen Geschwindigkeit des wahren Windes von vielleicht 40 km/h verschiebt sich die Windrichtung des scheinbaren Windes sehr nah an die Rotorkreisebene. Entsprechend reicht der sehr geringe Anstellwinkel im äußeren Rotorbereich aus, um eine in Drehrichtung wirkende Auftriebskraft zu erzeugen.

Zu deiner zweiten Frage: Jedes Rotorblatt stellt einen Effizienz-Kompromiss für unterschiedliche Drehzahlen und Windgeschwindigkeiten dar. Sicher ist es möglich, ein ideales Blatt für eine einzige Windgeschwindigkeit und idealer, turbulenzfreier Anströmung zu berechnen (ich kann es leider nicht!). Aber in der Praxis hat man es eben mit ständig wechselnden Windgeschwindigkeiten und Rotordrehzahlen zu tun.

Viel Erfolg bei der Facharbeit mit diesem ambitionierten, hochinteressanten Thema!

G. Pulte
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