Steigerung der aerodynamischen Effizienz von Windkraftanlagen durch den Einsatz adaptiver Struktursysteme

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht, inwieweit eine Steigerung des Jahresenergieertrages von Windkraftanlagen mit den Mitteln der Adaptronik erreicht werden kann. Dazu werden zwei Konzepte betrachtet, die durch eine aktive elastische Verformung die adaptive Gestaltkontrolle der Rotorblätter ermöglichen. Zunächst wird ein strukturmechanisches Konzept für die adaptive Verwindung entwickelt und auf den Rotor des gewählten Anlagentyps angepaßt. Aus den Kriterien für die optimale Anströmung des Rotors werden die aerodynamischen Anforderungen an die adaptive Verwindung hergeleitet. Das Konzept der adaptiven Verwölbung zielt auf eine Veränderung der aerodynamischen Profile des Rotors während der Anlagenbetriebes ab. Dieses Konzept wird zunächst aus strukturmechanischer Sicht in einer Parameterstudie auf seine wesentlichen Einflußgrößen untersucht. Darauf aufbauend werden anschließend die quantitativen aerodynamischen Anforderungen an die adaptive Verwölbung hergeleitet. Beide Konzepte können die in sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllen, zeigen jedoch eindeutig das Potenzial zur Reduktion der axialen Rotorlasten, die für die gesamte Anlage auslegungskritisch sind.