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Frage & Antwort, Nr. 293 Warum haben Windräder drei Rotorblätter?

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(Foto: imago stock&people)

Wer durch die Lande fährt, stellt fest: Klassische Windmühlen, in denen einst Getreide gemahlen wurde, haben meist vier Flügel. Moderne Windkraftanlagen dagegen sind überwiegend mit drei Rotorblättern im Einsatz. Woher kommt der Unterschied?

Warum haben Windräder immer drei Rotorblätter? (fragt Daniel Z. aus Hamm)

Dafür, dass tatsächlich nahezu alle modernen Windenergieanlagen drei Rotorblätter haben - nicht mehr und nicht weniger - gibt es zwei Gründe: Der eine ist die Energieausbeute, der andere sind die Biegekräfte, die auf den Rotor wirken. Stephan Barth, Geschäftsführer von ForWind, dem gemeinsamen Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen, kann das genauer erklären.

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Ein Rotorblatt für eine moderne Windenergieanlage kostet mehr als 200.000 Euro.

(Foto: imago stock&people)

Beginnen wir mit der Energieausbeute. Mehr Rotorblätter erzeugen erwiesenermaßen auch mehr Energie. "Eine Drei-Blatt-Anl age ist besser als eine Zwei-Blatt-Anlage, und eine Vier-Blatt-Anlage ist besser als eine Drei-Blatt-Anlage", sagt Barth. Doch natürlich muss in die Produktion einer Windkraftanlage auch investiert werden. Und da schlägt jedes weitere Rotorblatt mit mehr als 200.000 Euro zu Buche, die Wartung im Lauf der Betriebsjahre noch nicht mitgerechnet.

Diese Kosten müssten durch die Installation eines vierten Blattes also ausgeglichen werden. Das jedoch ist nicht der Fall. "Jedes zusätzliche Blatt erzeugt auch Verwirbelungen, die den Rotor bremsen", erläutert der Experte. "Das  führt dazu, dass drei Blätter zwar noch deutlich besser sind als nur zwei, der Schritt von drei auf vier Blätter aber nur noch eine sehr geringe Steigerung bringt. Dieser kleine Gewinn ist nicht ausreichend, um die Zusatzkosten zu kompensieren."

Es läuft nicht rund

Und nicht nur das. Eine vierblättrige Anlage liefe auch nicht rund. Die Rotorachse wäre nämlich einer besonderen Belastung ausgesetzt. "Es tritt dann die Situation auf, dass sich ein Blatt unten vor dem Turm befindet und nur sehr wenig Wind erfährt, während ein anderes Blatt in der 12-Uhr-Position steht und damit sehr viel Wind erfährt – denn mit zunehmender Höhe steigt die Windgeschwindigkeit", erklärt Barth. Das hat natürlich Auswirkungen. "Oben wirkt dann eine deutlich größere Kraft am Rotor als unten. Somit wird die Rotorachse bei jeder Viertel Umdrehung ungünstig nach oben gebogen." Bei einem Drei-Blatt-Rotor tritt dieser Fall nicht auf. "Durch die ungerade Blattanzahl wirken die Biegekräfte viel gleichmäßiger und günstiger auf die Windenergieanlage ein", so der Experte.

Windräder mit drei Rotorblättern stellen also die effizienteste Ausnutzung der Windkraft dar. Sie gewährleisten einen stabilen Rundlauf, und sie stellen das ökonomische Optimum dar, welches sich aus der Energieausbeute und den Kosten für den Rotor ergibt.

Übrigens: Die Windkraftanlagen in der ersten Reihe eines Windparks liefern immer am meisten Strom. Ein Windrad wandelt die Luftbewegungen in elektrische Energie um und bremst den Wind dabei natürlich ab. Hinter einem Windrad ist der Wind dadurch stets schwächer.

Quelle: n-tv.de

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