Verbundvorhaben ADVENTUS-Fortschrittliche Kleinwindkraftanlagen: Ermittlung von wissenschaftl. und techn. Grundlagen für horizontale Kleinwindkraftanlagen (KWKA) im Hinblick auf die Reduzierung der dynamischen Belastungen und Erhöhung der jährlichen Stromproduktion in dem für KWKAn typischen, turbulenten Umfeld.

Das beantragte Projekt ADVENTUS wird für horizontale Kleinwindkraftanlagen (KWKA) wissenschaftliche und technologische Grundlagen entwickeln, die den jährlichen Energieertrag erhöhen und die dynamische Belastung der Strukturen im Vergleich zu aktuellen Konstruktionen reduzieren. KWKA sind einer vergleichsweise geringen sowie sehr schwankenden und turbulenten Anströmung ausgesetzt. Optimierte Entwürfe der Rotorblätter können höhere aerodynamische Wirkungsgrade, insbesondere bei niedrigen Windgeschwindigkeiten, geringere Einschaltwindgeschwindigkeiten und reduzierte Rotordrehmomentschwankungen ermöglichen. Um solch hochentwickelte Entwürfe zu ermöglichen, müssen KWKA-spezifische aerodynamische Eigenschaften, wie beispielsweise niedrige Reynolds-Zahlen, hohe Anteile dreidimensionaler Strömung und dynamische Strömungsablösungen, untersucht und darauf aufbauend Modelle mit reduzierter Ordnung für auslegungsfähige Berechnungsverfahren entwickelt werden, die diese Effekte effizient und präzise vorhersagen. Auf Basis einer vorhandenen KWKA, mit 10 kW Leistung, als Referenz, werden fortschrittliche dreidimensionale Blattentwürfe, Blattwurzel- und Blattspitzenmodifikationen sowie passive und aktive Strömungsbeeinflussungsmethoden bewertet. Optimale Kombinationen werden, basierend auf aerodynamischen und aeroelastischen Eigenschaften, sowie auf Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit, identifiziert. Um mehr Freiheitsgrade im aerodynamischen Blattentwurf zu ermöglichen, wird das Potential der Einführung von Faserverbundwerkstoffen für die bisher aus Aluminiumblech gefertigten Blätter bewertet. Die Reife der neu entwickelten Berechnungsmethoden und der fortschrittlichen Rotorblatt-Technologien wird durch Berechnungsmethoden höherer Ordnung, Windkanal-Experimente und Feldversuche nachgewiesen.