Aerodynamische Optimierung


Größere Energieausbeute durch Verbesserung der Aerodynamik

Die Spitzner Engineers GmbH ermöglicht mit dem Produkt e-ro®.dynamic das Nachrüsten von Rotorblättern. Durch die aerodynamische Optimierung lässt sich die Energieausbeute durchschnittlich um 15 Prozent steigern. Die ursprüngliche Struktur des Rotorblattes wird dabei nicht beeinträchtigt und da nur geringe Änderungen an den Rotorblättern vorgenommen werden, lässt sich der Antrag auf Genehmigung der Nachrüstung bemäß § 15 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes unkompliziert durchführen. Die Kosten für den Umbau amortisieren sich z.B. für den Anlagentyp Nordex N60 mit 1,3 Megawatt bereits nach ca. 2,5 Jahren.

Spitzner Engineers GmbH

Spitzner Engineers GmbHHein-Saß-Stieg 9
21129 Hamburg
www.spitzner-engineers.de
Bessere aerodynamische Verhältnisse am Rotorblatt

Bessere aerodynamische Verhältnisse am Rotorblatt (© Spitzner Engineers GmbH)

Die Modifikationen am Rotorblatt bestehen aus mehreren Maßnahmen. Neben der Modifikation des Blattwurzelprofils durch Auflaminieren einer aerodynamischen Leichtbaukonstruktion (Wurzelkasten) wird die Blattspitze mit einem Winglet versehen, welches die Randwirbel reduziert. Außerdem wird die Profilhinterkante im Bereich der Spitze mit einer speziellen Zackenform ausgestattet. Durch Bohrungslöcher im Wurzelkasten kann die Luft in den Flügel einströmen und im Inneren des Flügels von der Blattwurzel zur -spitze strömen, wo sie letztlich wieder austreten kann. Die Profilnase des Rotorblattflügels dient dabei als Luftleitkanal.

Verbesserung der Energieausbeute

Der Luftmassentransport im Rotorblatt entsteht durch die Fliehkräfte, somit sind keine aktiven Systeme wie Pumpen notwendig. Dadurch lässt sich der Auftrieb vergrößern und die Strömungswiderstände reduzieren. Der Feldtest an einer Nordex N 60 Windenergieanlage ergab eine Erhöhung des jährlichen Ertrags aufgrund der modifizierten Rotorblätter um 14,8 Prozent pro Jahr. Bei der Anlage handelt es sich um eine 1,3-Megawatt-Anlage mit Stall-Regelung. Die mittlere jährliche Windgeschwindigkeit am Teststandort beträgt 5,9 Meter pro Sekunde. Die folgende Abbildung zeigt den geschätzten zusätzlichen Energiegewinn in Abhängigkeit von der mittleren jährlichen Windgeschwindigkeit. Vor allem bei geringeren Windgeschwindigkeiten lässt sich eine Verbesserung der Energieausbeute feststellen. Durch die Nachrüstung wird die Geräuschentwicklung während des Betriebs nicht erhöht. Eine erste Windenergieanlage des Typs Nordex N60/1300 wurde 2014 für einen Kunden optimiert.
Modifikation am Rotorblatt einer Windenergieanlage (© Spitzner Engineers GmbH)

Modifikation am Rotorblatt einer Windenergieanlage (© Spitzner Engineers GmbH)

Luftleitkanal im Rotorblatt (© Spitzner Engineers GmbH)

Luftleitkanal im Rotorblatt (© Spitzner Engineers GmbH)

Prognostizierte Ertragssteigerung (© Spitzner Engineers GmbH)

Prognostizierte Ertragssteigerung (© Spitzner Engineers GmbH)