Gesundheit : Warum haben Windräder meist drei Flügel?

Thomas de Padova

Das Spektrum erscheint groß. Von einem einzigen Flügel bis zur Westernmill mit 30 Blättern wäre alles machbar. Die Wirklichkeit ist einförmig: Man sieht fast nur noch Windräder mit drei Flügeln.

Es wird blattsparend gebaut. Mit Glas- oder Kohlefasern verstärkte Kunststoffflügel müssen einiges aushalten und sind teuer. Sie ähneln einer gewölbten Flugzeugtragfläche. Das Hauptproblem ist die Stabilität. Es ist nicht damit getan, ein Gegengewicht zu einem Einzelflügel zu montieren, um die Anlage nicht zu stark zu belasten. Jedes Mal, wenn das Blatt unten am Turm vorbeiläuft, nimmt es wegen der sich dort stauenden Luft kurzzeitig weniger Energie auf – ein Ruck versetzt das Blatt in Schwingung. Zwei Flügel bringen keine Verbesserung. Wenn das eine Blatt unten ist und wenig Kraft erfährt, befindet sich das andere gerade an der höchsten Stelle, wo die Windgeschwindigkeit am größten ist. Der Kippeffekt wird eher stärker als schwächer.

Bei Rotordurchmessern von mehr als 100 Metern fällt die mit der Höhe variierende Windgeschwindigkeit ins Gewicht. „So eine Anlage schwingt wie ein Boot im leichten Seegang“, sagt Marc Petsche, Ingenieur bei der Firma Repower, die Windenergieanlagen produziert. „Drei Flügel sind da wesentlich besser."

Die Blattfläche ließe sich auch auf mehr als drei, entsprechend schlankere Flügel verteilen. Dadurch würden die Verluste bei der Umströmung der Blätter sogar kleiner. Aber solche Flügel müssten sehr stabil gebaut werden, um bei viel Wind nicht gegen den Turm zu schlagen. Sie wären noch teurer.

Zudem kann man Rotoren mit vielen Blättern nicht so schnell laufen lassen, weil sonst ein Flügel dem anderen den Wind wegnimmt. Der Nachfolger läuft immer durch die schwer kalkulierbaren Verwirbelungen, die der Vorgänger zurückgelassen hat. Drei Blätter beeinträchtigen sich weniger.

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