Schwacher Wind – starke Leistung
Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für Privathaushalte, Gewerbebetriebe und die Katastrophenhilfe, dezentral Energie zu erzeugen und Windkraft effizient zu nutzen.
Früher Start bei sanfter Brise
Das neu entwickelte Windrad setzt sich bereits bei einer Windgeschwindigkeit von 2,7 Metern pro Sekunde in Bewegung – herkömmliche Systeme benötigen dafür rund vier Meter pro Sekunde. Tests im Windkanal belegen die hohe Effizienz: Der Rotor erreicht bis zu 450 Umdrehungen pro Minute und eine Leistung von 2500 Watt.
„Unser Ziel ist es, die Kraft des Winds so wirksam wie möglich für die Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen“, erklärt Marcello Ambrosio, Leiter Simulation und Auslegung im Forschungsbereich Polymermaterialien und Composite (PYCO) des Fraunhofer IAP. „Dazu haben wir sowohl die aerodynamische Auslegung der Rotorblätter als auch das Fertigungsverfahren optimiert.“
Das Ergebnis dieser Entwicklung überzeugt: Das Windrad ist im Durchschnitt 83 Prozent leistungsstärker als vergleichbare Anlagen am Markt und erreicht einen Wirkungsgrad von 53 Prozent – bei einem physikalischen Maximum von 59 Prozent.
Raúl Comesaña M., Geschäftsführer der BBF Gruppe, betont: „Effiziente Kleinwindanlagen leisten einen wichtigen Beitrag zu einer unabhängigen Energieversorgung. Mit diesem Projekt zeigen wir, wie Endverbraucher und Gewerbetreibende in der Region Berlin-Brandenburg dezentrale Energieerzeugung individuell und nachhaltig gestalten können.“
Die Rotorblätter der neuen Kleinwindanlage bestehen aus zwei leichten Schalen aus Faserverbundwerkstoffen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Konstruktionen mit Schaumkern sind sie innen hohl – das reduziert das Gesamtgewicht um bis zu 35 Prozent.
Die Formen für die Rotorblätter wurden am Fraunhofer IAP mithilfe eines industriellen 3D-Druckers gefertigt, der Objekte bis zu zwei mal zwei Meter herstellen kann. Anschließend werden die Faserstreifen auf einer Automated-Fibre-Placement-Anlage präzise eingelegt – ein automatisiertes Verfahren, das Überlappungen minimiert und höchste Maßgenauigkeit ermöglicht.
Ein spezieller Laminataufbau sorgt dafür, dass der Rotor auch bei starkem Wind sicher arbeitet: Die Blätter können sich elastisch verformen und aus dem Wind drehen. Dadurch reduziert sich die Drehgeschwindigkeit automatisch – ganz ohne aufwendige Steuertechnik oder Mechanik.
Fünf Prototypen der Kleinwindanlage wurden kürzlich an die BBF Gruppe übergeben. Sie werden nun an verschiedenen Standorten installiert, um zu untersuchen, wie Standort und Höhe die Leistungsfähigkeit beeinflussen.
In den nächsten Entwicklungsschritten planen die Forschenden, die Rotoren weiter zu optimieren und Leichtbaustrukturen aus Monomaterialien zu entwickeln. Diese lassen sich einfacher recyceln und verbessern so die ökologische Bilanz der Anlagen – ein weiterer Schritt hin zu nachhaltigen Energielösungen aus der Region.
