Windrad-Rotoren sind hoch wie Kirchtürme. Mit einem feinen Unterschied: Während die Glockenträger in der Regel fest verankert auf dem Boden stehen, wirbeln die ebenso großen Rotoren auch noch im Kreis herum – bis zu 120 Metern. So groß ist diese Fläche, dass der Wind nicht überall die gleiche Stärke hat: Er schwankt, bläst mal ein bisschen stärker, nimmt wieder ab. Diese Schwankungen übertragen sich auf die Rotorblätter, die sich dann vor und zurückwiegen – beim Drehen. Das lässt das ganze Windrad in seinem Fundament erzittern, und das will Thomas Buhl vom dänischen Energieforschungszentrum in Risø vermeiden - mit einem kleinen Steuerruder für Windmühlenflügel:
"Das hier ist das so genannte Risø-Profil, eine besondere Windrotor-Form. Sie wird viel verwendet, hat 60 Zentimeter im Querschnitt, und an dem nach hinten zeigenden Teil des Rotorblatt-Profils haben wir eine sechs Zentimeter lange Klappe angehängt – genau zehn Prozent der Querschnittslänge, weil das die besten Ergebnisse erzielt. Die Klappe ist eine leicht gebogene Metallfläche mit vielen piezoelektrischen Kristallen drauf. Wenn ein Strom durchfließt, biegt sie sich entweder stärker – oder wird gerade."
"Adapwing" hat er sein Projekt getauft, was etwa so viel heißt wie "Anpassungsfähiger Flügel". Das Prinzip ist einfach: Die kleine Klappe am hinteren Ende des Flügelprofils wirkt ähnlich wie das Ruder eines Schiffshecks: Droht der Rotor sich zu verdrehen, legt eine Automatik die Klappe um und steuert so der Bewegung entgegen. Das funktioniert ganz ohne Gelenke, nur mit Hilfe von zwei piezoelektrischen Materialschichten, die sich gegen einander verschieben, wenn Strom fließt. Dabei hört man die ganzen Kristalle aneinander reiben.
"Das ist schon lustig zu sehen, denn die Platte sieht eigentlich nicht so aus, als könne sie sich bewegen, aber wenn sie es doch tut, kann man gar nicht glauben, dass sie so weit ausschlägt."
Bis zu fünf Grad können die Klappen sich verschieben und so das Ende des Windmühlenflügels entsprechend nach links oder rechts drehen. Damit entsteht ein Luftströmung, die Vibrationen entgegen wirkt. Im Experiment funktioniert das bereits.
"Dieser Teil des Rotorblatts ist zwei Meter lang, und wir haben ihn im Windkanal getestet, haben ihn in Vibration versetzt und konnten mit der Klappe tatsächlich 85 Prozent der Bewegungen wieder ausgleichen."
Die Wirklichkeit sieht natürlich komplizierter aus. Die Steuerflügel müssen im voraus wissen, in welche Richtung sie sich wenden müssen. Das erfordert eine aufwändige Messtechnik, die Änderungen der Windgeschwindigkeit rasch erfasst und berechnet. Windmühlenflügel werden komplizierter.
"Wir hoffen, dass wir in drei Jahren einen ersten Prototypen testen können. Aber der erste kommerzielle Einsatz liegt noch in weiter Ferne. Erst einmal muss die Technik absolut zuverlässig sein."
Wenn die Technik funktioniert, rechnet Thomas Buhl jedoch damit, dass der Weg auch zu noch größeren Windturbinen frei ist.
"Das hier ist das so genannte Risø-Profil, eine besondere Windrotor-Form. Sie wird viel verwendet, hat 60 Zentimeter im Querschnitt, und an dem nach hinten zeigenden Teil des Rotorblatt-Profils haben wir eine sechs Zentimeter lange Klappe angehängt – genau zehn Prozent der Querschnittslänge, weil das die besten Ergebnisse erzielt. Die Klappe ist eine leicht gebogene Metallfläche mit vielen piezoelektrischen Kristallen drauf. Wenn ein Strom durchfließt, biegt sie sich entweder stärker – oder wird gerade."
"Adapwing" hat er sein Projekt getauft, was etwa so viel heißt wie "Anpassungsfähiger Flügel". Das Prinzip ist einfach: Die kleine Klappe am hinteren Ende des Flügelprofils wirkt ähnlich wie das Ruder eines Schiffshecks: Droht der Rotor sich zu verdrehen, legt eine Automatik die Klappe um und steuert so der Bewegung entgegen. Das funktioniert ganz ohne Gelenke, nur mit Hilfe von zwei piezoelektrischen Materialschichten, die sich gegen einander verschieben, wenn Strom fließt. Dabei hört man die ganzen Kristalle aneinander reiben.
"Das ist schon lustig zu sehen, denn die Platte sieht eigentlich nicht so aus, als könne sie sich bewegen, aber wenn sie es doch tut, kann man gar nicht glauben, dass sie so weit ausschlägt."
Bis zu fünf Grad können die Klappen sich verschieben und so das Ende des Windmühlenflügels entsprechend nach links oder rechts drehen. Damit entsteht ein Luftströmung, die Vibrationen entgegen wirkt. Im Experiment funktioniert das bereits.
"Dieser Teil des Rotorblatts ist zwei Meter lang, und wir haben ihn im Windkanal getestet, haben ihn in Vibration versetzt und konnten mit der Klappe tatsächlich 85 Prozent der Bewegungen wieder ausgleichen."
Die Wirklichkeit sieht natürlich komplizierter aus. Die Steuerflügel müssen im voraus wissen, in welche Richtung sie sich wenden müssen. Das erfordert eine aufwändige Messtechnik, die Änderungen der Windgeschwindigkeit rasch erfasst und berechnet. Windmühlenflügel werden komplizierter.
"Wir hoffen, dass wir in drei Jahren einen ersten Prototypen testen können. Aber der erste kommerzielle Einsatz liegt noch in weiter Ferne. Erst einmal muss die Technik absolut zuverlässig sein."
Wenn die Technik funktioniert, rechnet Thomas Buhl jedoch damit, dass der Weg auch zu noch größeren Windturbinen frei ist.