Vertikale Windernte
Um den Bau von mehr Windkraftanlagen in der Schweiz zu ermöglichen, optimieren Forschende Modelle mit senkrechten Rotoren. Sie sind kompakter und leiser als klassische Windräder.
Adobe Stock / EPFL Lausanne
Forschende der EPFL arbeiten an einer Optimierung von Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse. Deren Rotorblätter stehen senkrecht zum Boden und drehen sich wie ein Karussell um die zentrale Achse. Durch diese Bauart benötigen sie bei gleicher Rotorblattlänge nur einen Drittel des Platzes im Vergleich zu einem klassischen Windrad. Sie sind zudem dreimal leiser und dank der langsameren und besser abschätzbaren Rotation weniger gefährlich für Vögel. Damit eignen sie sich sowohl für die Verdichtung bereits bestehender Windparks als auch für Anlagen, die sich näher bei städtischen Gebieten befinden.
Strömungsabriss beherrschen
Das Projekt wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützt und will eine physikalische Herausforderung meistern, den sogenannten dynamischen Strömungsabriss. Dieses Phänomen kann auftreten, wenn Bewegung und Geschwindigkeit der Luft sich so ändern, dass die Strömung nicht mehr der Krümmung eines Objekts folgt. Es entstehen dann in einem Sog dahinter Wirbel und Turbulenzen. Bei Windkraftanlagen kommt es zu diesem Phänomen, wenn der Winkel zwischen Wind und Rotorblatt zu gross wird, was besonders bei vertikalen Modellen der Fall ist, sobald der Wind eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht. In einer Studie, die in der Zeitschrift «Nature Communications» veröffentlicht wurde, zeigt das Lausanner Team, wie dieses Problem gelöst werden kann.
Komplexe Anlage im Miniaturformat
Karen Mulleners will den dynamischen Strömungsabriss von vertikalen Windkraftanlagen begrenzen, indem sie mit ihrem Team Windräder mit beweglichen Rotorblättern entwickelt. Dank Motoren sollen die Rotorblätter der sich drehenden Anlage immer in der idealen Neigung zum Wind stehen. «Ein Schiff braucht eine Crew, die die Segel ausrichtet, um den Kurs zu halten. Stattet man die Rotorblätter von Windkraftanlagen mit kleinen Motoren aus, stellt man ihnen quasi einen Kapitän zur Seite, sodass auch sie sich den Bedingungen anpassen können », sagt Sébastien Le Fouest, Mitarbeiter von Karen Mulleners und Erstautor der Studie.
Nun soll ein industrieller Prototyp entwickelt werden.
