Energie: Tuning fürs Windrad

Moderne Windturbinen sind viel leistungsfähiger als alte Anlagen. Doch nicht immer kann man Alt gegen Neu tauschen. Mit ein paar einfachen Techniktricks oder Umbaumaßnahmen lässt sich der Ertrag von bestehenden Windkraft-Anlagen dennoch steigern.

Artikel von Daniel Hautmann veröffentlicht am 22. September 2019, 8:01 Uhr

Der Ertrag von Windkraftanlagen lässt sich mit Tuning steigern. (Bild: Pixabay)

Wer sich beim Fliegen in Airlinern schon einmal die Tragflächen genauer angesehen hat, dürfte sie kennen: Winglets, jene senkrecht aufragenden Flügelenden. Bei Flugzeugen verlängern sie die Tragflächen und reduzieren so den Widerstand und die Verwirbelungen, die nachfolgenden Maschinen gefährlich werden können und unnötig Treibstoff kosten. Mit den kleinen Zusatzflügeln lässt sich der Kerosinverbrauch um bis zu fünf Prozent reduzieren. Bei Windkraftanlagen ist das Prinzip dasselbe: Auch hier steigern Winglets die Effizienz.

Manche Turbinen werden von Haus aus mit ihnen ausgeliefert, bei älteren können sie aber nachgerüstet werden. Genau wie bei Flugzeugen ist das keine einfache Maßnahme: Die Blätter müssen demontiert und in einer Fabrik umgebaut werden. Auch viele andere Maßnahmen werden eingesetzt, um Windkraftanlagen effektiver zu machen.

Deutlich weniger Aufwand erfordert die Installation von sogenannten Vortex-Generatoren. Das sind kleine Leitbleche, die auf die Flügel geklebt werden. Form, Größe, Anzahl und Position dieser Wirbelgeneratoren werden jeweils auf den Anlagentyp zugeschnitten. Ihre Funktionsweise ähnelt den sogenannten Dimples auf Golfbällen: Diese Dellen lenken die Luft, die die Oberfläche des Balls umströmt, ab und verringern so die Reibung. Und je weniger Reibung desto besser. Auch diese Technologie kennt man aus der Luftfahrt.

Ein Rotorblatt von 107 Metern

Zwar haben die Luftfahrt und die Windkraft viele Parallelen. Doch was die Dimensionen angeht, sind die Unterschiede erheblich: Selbst die Tragflächen des Rekordfliegers A380 sind im Vergleich zu den Rotorblättern großer Windturbinen mickrig: Der A380 kommt auf eine Spannweite von knapp 80 Metern - das längste Rotorblatt misst sagenhafte 107 Meter. Drei solcher Flügel treiben ein zwölf Megawatt starkes Windrad des Herstellers General Electrics an.

Und noch eine weitere Technologie stammt aus der Luftfahrt: die sogenannte Grenzschichtabsaugung. Ähnlich wie bei den Vortex-Generatoren geht es darum, die Flügel von der Luftschicht ideal umströmen zu lassen. Fachleute sprechen hierbei von laminarer Strömung. Teils löst sich die laminare Strömung ab und wird turbulent, was Leistungseinbußen verursacht. Um dem zu entgehen, saugt man die turbulente Schicht einfach ab und leitet sie durch das Flügelinnere ab. Dazu müssen die Rotorblätter allerdings aufwendig umgebaut werden. Angesichts des Aufwands wurde diese Technik bislang nur an wenigen Windturbinen getestet.