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Energietechnik:Starke Winde belasten die Rotoren

Cheng sieht daher die Windbranche in der Pflicht, diesem Thema mehr Aufmerksamkeit zu widmen. "Wir haben die Aufgabe, uns intensiver mit Fragen der Akzeptanz in der Bevölkerung zu befassen, etwa durch das Hinzuziehen von Sozialwissenschaftlern, Landschaftsarchitekten, Psychologen und anderen Experten", sagt der Wissenschaftler.

Doch auch in technischer Hinsicht gibt es einiges zu tun, wenn die Windräder noch weiter in die Höhe schießen sollen. Eine der Baustellen ist die Regelung der Rotorblätter. Bei starken Winden sind sie enormen Belastungen ausgesetzt. Stürmt es zu sehr, werden die Flügel aus dem Wind gedreht, sodass sie nicht beschädigt werden.

Tückischer sind einzelne Böen, die die Windräder umso häufiger treffen, je länger die Rotorblätter sind. Dabei belasten die Windstöße mitunter gar nur einen Teil des Flügels. Experten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), Fraunhofer IWES und das Forschungszentrum ForWind entwickeln daher derzeit neuartige Rotorblätter, die selbständig auf solche Böen reagieren können: Sie sind in der Lage, sich an einzelnen Stellen zu verformen, sodass sie dem Windstoß weniger Angriffsfläche bieten. "Das geschieht über einen speziellen Blattaufbau, der dafür sorgt, dass sie sich nach hinten biegen und zugleich verdrillen, also um die eigene Achse drehen", sagt Jan Teßmer, Koordinator der Windenergieforschung des DLR.

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Darüber hinaus befassen sich die Wissenschaftler damit, ein Konzept aus dem Flugzeugbau zu kopieren: So wie dort Klappen in den Tragflächen die Luftströme beeinflussen, sollen kleine, regelbare Bauteile in den Rotorblättern lokal die Belastung mindern. "Mit solchen Stellgliedern kann man sehr schnell und gezielt auch auf kurzfristige Böen reagieren", sagt Teßmer. Von der Flugzeugindustrie könnten die Windrad-Hersteller auch bei der Fertigung der Anlagen lernen. Bislang werden die Rotorblätter in weiten Teilen per Hand produziert. Das ist teuer und zudem fehleranfällig. "Mit einer Automatisierung der Prozesse lässt sich bei der Fertigung viel Geld einsparen", sagt Teßmer. Es gebe eine Reihe von Verfahren aus der Flugzeugindustrie, welche die Windradhersteller in angepasster Form übernehmen könnten.

Neben den Rotorblättern sieht die Windbranche auch in den Generatoren - die ähnlich wie ein Fahrraddynamo die Drehbewegung der Rotoren in Strom umwandeln - einen Hebel, um die Kosten zu senken. Die größten Hoffnungen liegen dabei auf sogenannten supraleitenden Generatoren, die deutlich leichter und kompakter gebaut werden können als konventionelle Stromerzeuger. Außerdem weisen sie einen höheren Wirkungsgrad auf, sodass weniger Energie bei der Umwandlung verloren geht. "Die Krux dabei ist allerdings, dass sie auf minus 200 Grad und tiefer gekühlt werden müssen. Das kostet Energie", sagt Po-Weng Cheng von der Uni Stuttgart.

Dazu komme ein großes Temperaturgefälle zwischen dem Äußeren und Inneren des Bauteils, das beherrscht werden müsse. Er ist jedoch optimistisch, dass diese Herausforderungen in absehbarer Zeit in den Griff zu bekommen sind. "Forscher arbeiten derzeit intensiv an der Technologie, weil das wirtschaftliche Potenzial groß ist", sagt Cheng. Allerdings eignet sie sich nur für die Großanlagen auf hoher See: Für Windräder an Land ist sie zu teuer.

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