Am Fraunhofer IAP wurde ein Rotor für Kleinwindanlagen speziell für windschwache Regionen entwickelt. Die Zielgruppen: Haushalte, Gewerbe und Einsatzkräfte der Katastrophenhilfe.

 

Forschende am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) haben gemeinsam mit der BBF-Gruppe einen Rotor in Leichtbauweise entwickelt, der speziell darauf ausgelegt ist, auch bei geringen Windgeschwindigkeiten zuverlässig zu arbeiten. Die ersten fünf Prototypen seien nun ausgeliefert worden, heißt es in einer Mitteilung des Fraunhofer-Instituts. Sie sollen nun an verschiedenen Standorten aufgebaut werden, um Einflüsse durch Position und Höhe zu analysieren. Perspektivisch planen die Forschenden, Leichtbaukomponenten aus Monomaterial zu entwickeln, um die Recyclingfähigkeit zu verbessern und die Umweltbilanz weiter zu optimieren.

Nach Angaben des Fraunhofer IAP setzt sich das neu entwickelte Windrad bereits bei einer Windgeschwindigkeit von 2,7 Metern pro Sekunde in Bewegung. Vergleichbare Systeme benötigten im Durchschnitt vier Meter pro Sekunde, heißt es. Die niedrige Anlaufgeschwindigkeit sei eine zentrale Voraussetzung dafür, dass Kleinwindanlagen auch in Regionen mit schwachem Wind wirtschaftlich betrieben werden können.

Im Durchschnitt 83 Prozent leistungsstärker als Vergleichssysteme

„Unser Ziel ist es, die Kraft des Winds so wirksam wie möglich für die Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen“, sagt Marcello Ambrosio. Damit sollen Privathaushalte, kleinere Gewerbebetriebe und auch Einsatzkräfte in der Katastrophenhilfe künftig unabhängiger Energie erzeugen können. Das Team im brandenburgischen Wildau habe die aerodynamische Auslegung der Rotorblätter optimiert und gleichzeitig die Fertigungstechnologie weiterentwickelt, so der Leiter Simulation und Auslegung im Bereich Polymermaterialien und Composite PYCO am Fraunhofer IAP. Tests im Windkanal hätten Drehzahlen bis zu 450 Umdrehungen pro Minute ergeben. Bei einer Windgeschwindigkeit von zehn Metern pro Sekunde erreiche die Anlage eine Leistung von 2,5 kW und sei damit im Durchschnitt 83 Prozent leistungsstärker als Vergleichssysteme am Markt. Den Wirkungsgrad geben die Forscher mit 53 Prozent an. Laut Ambrosio sind physikalisch maximal 59 Prozent erreichbar.

Raul Comesana, Geschäftsführer der BBF-Gruppe, betont den praktischen Nutzen dezentraler Kleinanlagen. „Als Projektentwickler und Bauunternehmen in der Region Berlin-Brandenburg zeigen wir mit diesem Projekt, wie Endverbraucher und Gewerbetreibende dezentrale Energieerzeugung individuell und nachhaltig gestalten können“, sagt er.

Die Rotorblätter der Anlage bestehen laut Fraunhofer IAP aus zwei leichten, hohlen Schalen aus Faserverbundmaterial. Im Gegensatz zu herkömmlichen Konstruktionen mit Schaumkern reduziere diese Bauweise das Gewicht um bis zu 35 Prozent. Die Form für die Bauteile sei mit einem industriellen 3D-Drucker hergestellt worden, der Objekte bis zu zwei Metern Größe fertigen kann. Die Einlage der Faserstreifen erfolge automatisiert mit einer Automated-Fibre-Placement-Anlage, was die Maßhaltigkeit erhöhe und Überlappungen reduziere.

Ein spezieller Laminataufbau sorge dafür, dass sich die Rotorblätter bei Starkwind elastisch aus dem Wind drehen und so die Rotationsgeschwindigkeit automatisch reduziert werde. Dadurch könne auf komplexe Steuertechnik verzichtet werden.