Urbane Windkraftanlagen mit performanten Stahlrotorblättern

Projektbeschreibung des Gesamtprojekts

Durch Innenhochdruckumformung hergestellte Flügelgeometrien 

Eine diversifizierte und verteilte Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist im Sinne der Resilienz unabdingbar. Große horizontale Windkraftanlagen (HAWT) dürfen jedoch nur fern von bereits bebauten Gebieten errichtet werden. Vertikale Windkraftanlagen (VAWT) verfügen durch ihr Design und die attestierten Eigenschaften, wie geringere Lärmbelästigung und Schattenwurf, über eine höhere Akzeptanz im urbanen Raum im Vergleich zu HAWT. Die erzielbare maximale Leistung je Anlage liegt jedoch deutlich unter der maximalen Leistung von Off-Shore-Anlagen, wobei dieser Unterschied bezogen auf die Flächennutzung wieder relativiert wird. Die Kosten für die Herstellung von VAWT je installiertem kW Leistung sind bislang sehr hoch. Gerade im Verbund mit Solaranlagen, kann das Potential der Energiegewinnung im urbanen Raum voll genutzt werden. Ziel des Vorhabens Gesamtvorhabens ist ein eigens entwickeltes aerodynamisch verbessertes Design fertigungstechnisch so zu optimieren, dass eine kosteneffiziente Herstellung von VAWT möglich ist. Hierfür sollen insbesondere auch Technologien betrachtet und entwickelt werden, die eine regionale Herstellung möglichst unabhängig von langen Lieferketten ermöglichen. Fertigungstechnisch wird aufgrund ihrer Haltbarkeit und einfachen Kreislaufwirtschaft auf metallische Flügel gesetzt. Das Gesamtprojekt gliedert sich in zwei Teilprojekte.

Teilprojekt 1: Fertigung und Design für urbane Windkraftanlagen

In Teilprojekt 1 wird das Innenhochdruckumformen zur integrierten Hochratenfertigung von Blattprofilgeometrie und Oberflächenstrukturierung bei geringen Kosten weiterentwickelt und mittels Ausschnittsdemonstratoren nachgewiesen. Nachhaltigkeit wird bereits in der Fertigung von Anfang an fest eingeplant und auch über den gesamten Lebenszyklus hinweg betrachtet und optimiert.

Teilprojekt 2: Leistungselektronik und Strukturmechanik für urbane Windkraftanlagen

Mit den Arbeiten in Teilprojekt 2 sollen bereits in der Entwicklungsphase mit einer präzisen Lebensdauerabschätzung und Schwingfestigkeitsbewertung der gesamten Anlage der Materialeinsatz und elektrischer Wirkungsgrad optimiert werden. Neben der technischen Optimierung soll im Gesamtvorhaben auch die landschaftliche und architektonische Integration der Anlagen in ein urbanes Umfeld erarbeitet werden, sodass eine hohe Akzeptanz für die Nutzung dieser Energiequelle im urbanen Umfeld garantiert wird.