Windturbinenblättern

Windturbinenblättern, kurz Blätter oder Blätter eines Windturbinenrotors, sind die aerodynamischen Elemente, die die Windenergie in mechanische Drehbewegung umwandeln. Sie bestehen üblicherweise aus Verbundwerkstoffen, insbesondere Glas- oder Kohlenstofffaserbeton, die für ihr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ihre hohe Korrosionsbeständigkeit geschätzt werden. Die Form der Blätter wird so gestaltet, dass sie eine möglichst große Nutzfläche für den Auftriebs- bzw. Antriebskräfte bietet. Moderne Zylinderblätter besitzen eine komplexe, schneideartige Blattprofile, die jeweils für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten optimiert sind. Durch die Anordnung von Profilen entlang der Länge lassen sich Blätter in der Regel für einen begrenzten Spannbereich von Windgeschwindigkeiten optimieren.

Der Blätterbau umfasst mehrere Schichten. Die äußeren Lagen werden oft mit ausgeprägten Ballastierungen aus leichten Schaumstoffen oder Inkorporationen aus tauendrehenden Fibern versehen, um strukturelle Homogenität sicherzustellen. Innen in den Kerne verankern sich Verstärkungen, die zur Stabilisierung gegen dynamische Belastungen und Buckling beitragen. Über die gesamte Längenachse verlaufen die Spannbänder, die die strukturelle Integrität erhöhen und die Ermüdung bei häufigen Windbelastungen reduzieren. Zur Wartung und Inspektion werden in den Sommermonaten häufig Sensoren in die Blätter eingepflanzt, die Spannungen, Dehnungen und Temperaturverläufe überwachen.

Ein bedeutender Aspekt bei der Konstruktion der Blätter ist die Erfassung, Simulation und Optimierung aerodynamischer Wirbelbereiche. Durch Computergestützte Fluiddynamikprogramme (CFD) können Optimierungen hinsichtlich der Luftdynamik, der Schaubelastung und der Energieströmung präzise vorcomputert werden, bevor die Blätter in die Realität umgesetzt werden. Aerodynamisch optimierte Blätter können die Wirkungszahl der Turbine um bis zu 10 % erhöhen, indem sie den Auftrieb erhöhen und die Leistungsverlusten verringern. Die damit verbundene Erhöhung der Energieproduktion und die damit verbundene Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen machen Blätter zu einem entscheidenden Punkt bei der Entwicklung von Windturbinen.