DE102005019905B4

DE102005019905B4 - Rotorblatt für eine Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102005019905B4
Application number: DE102005019905A
Authority: DE
Inventors: Dr. Birkemeyer Jochen
Original assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Current assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2025-04-30
Also published as: DE102005019905A1

Abstract

Rotorblatt für eine Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenwand mindestens eine Durchbrechung aufweist, in der ein poröses, wasserdurchlässiges Material angeordnet ist, das mindestens in einem Bereich (12, 16, 20) einer Außenwand des Rotorblatts eine porige Oberfläche bildet, deren Strömungsverhältnisse im Betrieb der Windenergieanlage zu einer reduzierten Schallemission führen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage.
Der von einer Windenergieanlage abgestrahlte Lärm wird in ganz erheblichem Umfang von den Strömungsgeräuschen an den Rotorblättern bestimmt. Die Strömungsgeräusche steigen mit wachsender Geschwindigkeit stark an, so daß ein wesentlicher Faktor für die Lärmerzeugung die Geometrie und das Material der Rotorblattspitze ist. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, daß für die Lärmentstehung an dem Rotorblatt im wesentlichen drei Ursachen verantwortlich sind:

– Wechselwirkung von atmosphärischer Turbulenz mit der Blattoberfläche und der Anströmkante,
– turbulente Abströmung von der Blatthinterkante und
– Wechselwirkung des Blattspitzenwirbels mit der Blattoberfläche.

Aus DE 195 80 147 T5 ist zur Reduzierung von Strömungsgeräuschen bekannt, das Rotorblatt mit einer nachgiebigen Hinterkante zu versehen.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2004 028 916 A1 ist ein Rotorblatt bekannt, dessen Außenwand mindestens eine Durchbrechung besitzt. In der Durchbrechung ist ein wasserdurchlässiges, poröses Material vorgesehen, über das Flüssigkeit aus dem Inneren des Rotorblatts nach außen transportiert wird.
Aus DE 299 23 485 U1 ist ein Windenergieanlagen-Rotorblatt mit einer Oberfläche nach Art einer „Haifischhaut” bekannt geworden, wobei die Oberfläche wenigstens auf einer Teilfläche des Rotorblatts aufgebracht ist.
WO 01/98653 A1 beschreibt zur Schallreduzierung bei einem Rotorblatt ein geräuschreduzierendes Material in eine Vertiefung oder Bohrung an der Rotorblattwandung einzusetzen. Als Material wird hierzu Mineralwolle vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Rotorblatt bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln zu einer Schallreduzierung im Betrieb der Windenergieanlage führt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Rotorblatt mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Rotorblatt für eine Windenergieanlage besitzt mindestens in einem Bereich eine porige Oberfläche zur Lärmreduzierung. Die porige Oberfläche relativ zu der Oberfläche ausgerichtet. Die Poren sind bevorzugt ungeordnet auf der Oberfläche verteilt. Die porige Struktur kann die Oberfläche eines porösen Materials sein, das für ein Fluid, wie beispielsweise Wasser oder Luft, durchlässig ist. Alternativ kann die porige Oberfläche auch auf einem nicht porösem Material vorgesehen sein, beispielsweise wenn ein Material nachträglich bearbeitet wird oder die porige Oberfläche in einem gesonderten Arbeitsschritt auf das Material aufgebracht wird. Bevorzugt ist das verwendete poröse Material für die mit einem entsprechenden Druck anströmende Luft durchlässig. In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch denkbar, ein Material zu verwenden, das nachträglich bearbeitet wurde, um eine porige Oberfläche zu erhalten. Diese Bearbeitung muß dann nicht zwangsläufig zu einem porösen Material führen, das für ein Fluid durchlässig ist, sondern kann sich auf einen Oberflächenbereich beschränken.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die porige Oberfläche in ihrer Gestalt nach Art eines Schaumes ausgebildet. Bevorzugtes Material für die porige Oberfläche ist ein Aluminiumschaum.
Die porige Oberfläche kann als Schicht auf der Außenseite des Rotorblatts angebracht sein, die bevorzugt in eine Ausnehmung in dem Rotorblatt eingesetzt ist. Die Schicht besteht bevorzugt aus dem porösen Material und bildet dabei im wesentlichen eine einheitliche Oberfläche, die plan in die übrige Oberfläche des Rotorblatts übergeht.
In einer alternativen Ausgestaltung ist das poröse Material ein massiver Körper, der bevorzugt in eine Durchbrechung in der Außenwand des Rotorblatts eingesetzt ist. Im Unterschied zu der Ausgestaltung mit einer Schicht aus porösem Material steht bei dieser Ausgestaltung der Innenraum des Rotorblatts in Verbindung mit dessen Außenseite. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, Wandbereiche des Rotorblatts aus porösem Material zu bilden.
Da die Lärmerzeugung an dem Rotorblatt stark von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt, ist die porige Oberfläche bevorzugt in dem Bereich der Blattspitze vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt die gesamte Blattspitze eine porige Oberfläche. Alternativ ist es auch möglich, daß das Rotorblatt im Bereich der Profilnase und/oder der Profilhinterkante eine porige Oberfläche besitzt.
Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend naher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Ansicht der Spitze eines Rotorblatts, in einer ersten Ausgestaltung,
2 eine Ansicht der Spitze eines Rotorblatts in einer zweiten Ausgestaltung und
3 eine Ansicht der Spitze eines Rotorblatts in einer dritten Ausgestaltung.
1 zeigt die Spitze eines Rotorblatts 10 in einer Draufsicht. Die Spitze des Rotorblatts 12 besteht vollständig aus einem porösen Material, das in der Figur schematisch durch unterbrochene Wellenlinien dargestellt ist. Die Oberfläche des porösen Materials besitzt jedoch nicht notwendig eine regelmäßige Struktur, sondern kann auch die Struktur eines ungeordneten Schaumes besitzen. Das in 1 dargestellte poröse Material ist in der Art ausgebildet, daß es von der Luft durchströmt wird. Mit anderen Worten, die Kanäle des porösen Materials sind in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß diese teilweise durchgängig sind und so ein Luftstrom durch das poröse Material erfolgt.
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der das poröse Material im Bereich der Profilnase des Blattes 14 angeordnet ist. Das poröse Material bildet hierbei eine Kante im Bereich 16 der Blattspitze, die angeströmt wird.
3 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der ein poröses Material an der Blatthinterkante des Rotorblattes 18 vorgesehen ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel aus 2 bildet das poröse Material hierbei einen entlang der Kante laufenden Bereich 20, der sich über die von der Strömungsrichtung abgewandte Seite erstreckt.
Das poröse Material ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen aus Aluminiumschaum ausgeführt, der eine porige Oberfläche besitzt. Es ist aber auch denkbar ein Material mit Edelstahlhohlkügelchen zu verwenden, die durch ein kunststoffbasiertes Bindemittel zusammengehalten werden. Alternativ kann als poröses Material auch ein gesintertes Kunststoffmaterial oder ein poröses Kunststoffmaterial verwendet werden. Das poröse Material kann ausschließlich im Bereich der Oberfläche vorgesehen sein, so daß der zugrunde liegende Blattaufbau weitgehend unverändert ist. Auch ist es möglich, das poröse Material an der Oberfläche vorzusehen und einen porösen Kern oder einen Hohlraum in dem Rotorblatt vorzusehen. Auch kann ein massiver Kern in dem Rotorblatt vorgesehen sein.

Claims

Rotorblatt für eine Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenwand mindestens eine Durchbrechung aufweist, in der ein poröses, wasserdurchlässiges Material angeordnet ist, das mindestens in einem Bereich (12, 16, 20) einer Außenwand des Rotorblatts eine porige Oberfläche bildet, deren Strömungsverhältnisse im Betrieb der Windenergieanlage zu einer reduzierten Schallemission führen.
Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material als massiver Körper vorgesehen ist.
Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die porige Oberfläche eine Vielzahl von Poren aufweist.
Rotorblatt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren ungeordnet auf der Oberfläche verteilt sind.
Rotorblatt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der porigen Oberfläche nach Art eines erstarrten Schaumes ausgebildet ist.
Rotorblatt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aluminiumschaum als Material für die porige Oberfläche vorgesehen ist.
Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich (12, 16, 20) eine Schicht mit der porigen Oberfläche auf dem Rotorblatt vorgesehen ist.
Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die porige Oberfläche im Bereich (12, 16, 20) der Blattspitze vorgesehen ist.
Rotorblatt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die porige Oberfläche die gesamte Blattspitze bedeckt.
Rotorblatt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die porige Oberfläche im Bereich der Profilnase und/oder Profilhinterkante vorgesehen ist.