SteelBlade

 

Entwicklung eines Rotorblattes aus Stahl für Onshore Windenergieanlagen

An Rotorblätter von Windenergieanlagen (WEA) werden sehr hohe, sich widersprechende Anforderungen gestellt. Diese müssen auf der einen Seite sehr leicht sein, um die auf die Gondel wirkenden Lasten gering zu halten und auf der anderen Seite sehr steif sein, damit auch bei großen Windstärken keine unzulässige Verformung auftritt. Um beide Kriterien zu erfüllen, bestehen Rotorblätter heutzutage aus einem Verbund verschiedener Werkstoffe, darunter Glasfaser, Balsaholz und Harze. Diese Werkstoffe wieder zu trennen, ist technisch sehr herausfordernd. Rotorblätter werden daher nach dem Rückbau der WEA meistens verbrannt oder auf Deponien entsorgt, was dem Nachhaltigkeitsgedanken der Windenergie widerspricht.

Im Projekt SteelBlade wird daher versucht, ein zu 100 % aus Stahl bestehendes Rotorblatt zu entwickeln. Aus umwelttechnischer Sicht wäre dies ein großer Fortschritt, weil Stahl einfach eingeschmolzen und somit recycelt werden kann. Weitere Vorteile des Konzeptes sind eine potentiell verbesserte Automatisierbarkeit durch einen Technologietransfer aus der Automobilbranche und die Möglichkeit, Rotorblätter zu teilen, wodurch der Transport stark erleichtert würde und größere Rotordurchmesser möglich gemacht werden könnten.

Die Entwicklung des Stahlrotorblattes wird aus drei verschiedenen Perspektiven betrachtet, was sich auch im Aufbau des Konsortiums wiederspiegelt. Am SLA wird die innere Struktur des Rotorblattes mit Leichtbaumethoden entwickelt, wobei das Ziel ist, eine hohe Steifigkeit mit wenig Masse zu erzielen. Novicos untersucht die akustischen Eigenschaften des Rotorblattes, welche aufgrund von Vorschriften zu Lärmbelästigung einen großen Einfluss auf die maximal erlaubte Leistungsentnahme haben. Die Arbeiten am CWD beschäftigen sich hauptsächlich mit der Gesamtdynamik der WEA.

Dafür wird zuerst ein Referenzrotorblatt in konventioneller Bauweise entwickelt. Dieses dient als Benchmark, um das Stahlrotorblatt in den Kategorien Eigenfrequenzen, Steifigkeit, Masse und generierte elektrische Leistung zu vergleichen. Beide Rotorblätter werden in einer Mehrkörpersimulationsumgebung modelliert. Die in der Simulation berechneten Lasten werden in die Entwicklung zurückgeführt und das Blatt somit iterativ optimiert. Im letzten Arbeitsschritt werden basierend auf dem finalen Rotorblattdesign ein Life-Cycle-Assessment durchgeführt und ggf. notwendige Änderungen in der Anlagentopologie ermittelt.

Laufzeit:

01.05.2023 - 30.04.2026

Verbundpartner:

 

Assoziierte Projektpartner:

 

Das Projekt wird gefördert durch:

 

Projektträger: