DE102007059285A1 - Rotorblatt für Windenergieanlagen - Google Patents

Rotorblatt für Windenergieanlagen Download PDF

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    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
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    • F03D1/0641Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades of the section profile of the blades, i.e. aerofoil profile
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Rotorblatt für Windenergieanlagen mit einem tragflächenartigen Profil, das von einer Profilnase zu einer Profilhinterkante umströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem Längsabschnitt des Rotorblatts die Profilnase von einem Rotationskörper gebildet ist, der um seine Symmetrieachse drehbar gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für Windenergieanlagen mit einem tragflächenartigen Profil, das von einer Profilnase zu einer Profilhinterkante umströmt wird.
  • Derartige Rotorblätter sind bei Windenergieanlagen seit langem bekannt. Sie werden wie die Tragflächen eines Flugzeugs von der umgebenden Luft umströmt und erzeugen dabei einen Auftrieb, der den Rotor der Windenergieanlage in Drehung versetzt. Die Leistungsfähigkeit der für die Rotorblätter verwendeten Profile ist für die von der Windenergieanlage erreichbare Leistung sehr wichtig. Von Bedeutung ist unter anderem der erzielbare Maximalauftrieb, der sowohl im Teillast- als auch im Nennlastbereich die von der Anlage erzeugbare Leistung begrenzen kann. Der Maximalauftrieb hängt von dem gewählten Profil ab und stellt sich bei bestimmten Betriebsbedingungen ein. Maßgeblich sind vor allem die Strömungs- bzw. Windgeschwindigkeit und der Blattanstellwinkel. Erhöht sich die Strömungs- bzw. Windgeschwindigkeit oder der Blattanstellwinkel ausgehend von Werten, bei denen der Maximalauftrieb erreicht wird, kommt es zu Strömungsablösungen. Der erzielte Auftrieb bricht dabei schlagartig ein. Dies führt zu Leistungseinbußen der Windenergieanlage und unter Umständen zu hohen mechanischen Belastungen. Bisherige Bemühungen zur Erhöhung des Maximalauftriebs galten in erster Linie einer Optimierung der verwendeten Profile.
  • Als Alternative zu Rotorblättern mit tragflächenartigem Profil sind sogenannte Flettner-Rotoren bekannt, bei denen als Rotorblätter Rotationskörper eingesetzt werden, die um ihre senkrecht zur Windrichtung stehende Symmetrieachse in eine Rotationsbewegung versetzt werden. Dabei entsteht durch den Magnus-Effekt ein Auftrieb quer zur Windrichtung und zur Rotationsachse der Rotationskörper, der die Rotoren antreibt.
  • Windenergieanlagen mit Flettner-Rotoren sind aus den Druckschriften DE 32 46 694 A1 , DE 38 00 070 A1 , EP 0 886 728 B1 , DE 296 20 665 U1 , WO 02/42640 A1 und EP 1 715 181 A1 bekannt, haben sich in der Praxis jedoch bislang nicht durchsetzen können. Die Druckschrift DE 10 2005 001 235 A1 zeigt eine Windenergieanlage mit einem Flettner-Rotor, dessen Rotationskörper in Rotorblattlängsrichtung in mehrere, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotierende Zylinder unterteilt sind.
  • Die Druckschrift DE 40 16 622 A1 zeigt einen speziellen Savonius-Rotor, der ohne eine über den Rotationsmittelpunkt geführte Innenverspannung der Rotorblätter auskommt. In einer Ausgestaltung ist im Bereich der Hinterkante eines Rotorblatts mit tragflächenartigem Profil ein von dem Profil beabstandeter Flettner-Rotor angeordnet, der die Strömungsverhältnisse verbessern soll.
  • Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Rotorblatt mit einem tragflächenartigen Profil bzw. einen Rotor oder eine Windenergieanlage mit einem derartigen Rotorblatt bzw. Rotor zur Verfügung zu stellen, bei dem/der der von dem Rotorblatt gelieferte Auftrieb beeinflußt und insbesondere der Maximalauftrieb erhöht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das Rotorblatt für Windenergieanlagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Rotorblatt für Windenergieanlagen hat ein tragflächenartiges Profil, das von einer Profilnase zu einer Profilhinterkante umströmt wird, wobei mindestens in einem Längsabschnitt des Rotorblatts die Profilnase von einem Rotationskörper gebildet ist, der um seine Symmetrieachse drehbar gelagert ist.
  • Tragflächenartig heißt, daß das Profil wie die Tragfläche eines Flugzeugs eine Profiloberseite und eine Profilunterseite aufweist, die (in der Regel unterschiedlich) gewölbt sind. Profilober- und Profilunterseite verlaufen jeweils von der Profilnase zur Profilhinterkante. Die Profilnase ist die vordere, der anströmenden Luft zugewandte Kante des Rotorblatts und wird auf englisch als „leading edge" bezeichnet. Die Profilhinterkante, englisch „trailing edge", bezeichnet die hintere Kante des Rotorblatts. Ein Rotationskörper ist ein Körper mit einer Symmetrieachse, um die seine Oberfläche rotationssymmetrisch ist. Der innere Aufbau des Rotationskörpers kann von der Symmetrie abweichen. Die Profilnase ist in dem mindestens einen Längsabschnitt von dem Rotationskörper gebildet, d. h. ein Teil der Oberfläche des Rotationskörpers verläuft entlang der Profilnase und ist der anströmenden Luft ausgesetzt. Dieser Oberflächenteil des Rotationskörpers bildet einen Teil des tragflächenartigen Profils und der Rotorblattaußenseite. Die Symmetrieachse des Rotationskörpers befindet sich innerhalb des Rotorblatts. Sie verläuft im wesentlichen, d. h. soweit von einem variablen Durchmesser des Rotationskörpers abgesehen wird, parallel zur Profilnase. Der Rotationskörper ist um seine Symmetrieachse drehbar gelagert, d. h. beim Betrieb des Rotorblatts ist eine Drehung des Rotationskörpers um seine Symmetrieachse möglich.
  • Durch diese Drehung können die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblatts wesentlich und gezielt beeinflußt werden. Die im Bereich der Profilnase der anströmenden Luft unmittelbar ausgesetzte Oberfläche des Rotationskörpers ist durch die Drehung gegenüber den übrigen Außenflächen des Rotorblatts in Bewegung. Anschaulich gesprochen, wird dadurch die anströmende Luft in Richtung der Drehbewegung abgelenkt. Es kommt daher ergänzend zu den Wirkungen der Form des Profils selbst zu einer zusätzlichen Beschleunigung der anströmenden Luft. Die Drehrichtung des Rotationskörpers kann so gewählt werden, daß die freiliegende Oberfläche des Rotationskörpers sich zu der Profiloberseite hin bewegt. Dadurch wird einer Strömungsablösung an der Profiloberseite entgegengewirkt. Auch unter kritischen Betriebsbedingungen kann eine Strömungsablösung verhindert werden, so daß der Maximalauftrieb gegenüber einem entsprechenden herkömmlichen Profil erhöht wird.
  • In einer Ausgestaltung sind die dem Rotationskörper benachbarten Flächenabschnitte der Profiloberseite und/oder der Profilunterseite bezüglich der Oberfläche des Rotationskörpers tangential angeordnet und erstrecken sich bis auf einen Spalt an diese Oberfläche heran. Dadurch wird im Übergangsbereich zwischen dem Rotationskörper und den angrenzenden Flächenabschnitten der Profilober- und -unterseite ein aerodynamisch günstiger, harmonischer Profilver lauf erreicht. Der Spalt kann beispielsweise eine Breite von wenigen Millimetern bis wenigen Zentimetern aufweisen. Die benachbarten Flächenabschnitte sind zwischen dem Rotationskörper und der Profilhinterkante angeordnet. Sie können beispielsweise die sich in dem betreffenden Längsabschnitt am weitesten nach vorn erstreckenden Abschnitte einer Ober- und/oder einer Unterschale sein. Ober- und/oder Unterschale können beispielsweise in faserverstärkter Kunststoffbauweise ausgeführt sein, wie es von herkömmlichen Rotorblättern bekannt ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Profiloberseite und/oder die Profilunterseite mit Ausnahme der von der Oberfläche des Rotationskörpers gebildeten Teile von einer Oberschale bzw. einer Unterschale gebildet, deren Dicke in einem an den Spalt grenzenden Bereich vergrößert ist. Bei hohen Drehzahlen des Rotationskörpers und/oder eines mit dem erfindungsgemäßen Rotorblatt ausgestatteten Rotors und/oder hohen Windgeschwindigkeiten kann es im Bereich des Spalts zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten kommen. Durch die Verstärkung der Schalen wird dort auf einfache Weise eine ausreichend stabile und schwingungsunterdrückende Struktur erzielt.
  • In einer Ausgestaltung beträgt der Durchmesser des Rotationskörpers an jeder Längsposition in dem Längsabschnitt einen einheitlichen Bruchteil der Profilhöhe des Rotorblatts an dieser Längsposition. Dadurch ist der Durchmesser des Rotationskörpers über seine gesamte Länge gleich an die Profilhöhe angepaßt, so daß der Rotationskörper überall die gleiche aerodynamische Wirkung entfaltet. Je nach Verlauf der Profilhöhe über die Länge des Rotorblatts kann sich beispielsweise eine im wesentlichen zylindrische, konische oder geschwungene Form des Rotationskörpers ergeben.
  • In einer Ausgestaltung beträgt der Winkelbereich des Rotationskörpers, in dem dessen Oberfläche frei liegt, zwischen 30 Grad und 180 Grad. Der gegenüber dem Vollkreis verbleibende Winkelbereich befindet sich innerhalb des Rotorblatts. In dem genannten Winkelbereich wird eine hohe Wirksamkeit der sich bewegenden Oberfläche des Rotationskörpers erreicht. Gleichzeitig ist eine harmonische Einfügung des Rotationskörpers in den Profilverlauf möglich.
  • Gemäß einer Ausgestaltung steht der freiliegende Winkelbereich, der zur Profiloberseite zählt, an jeder Längsposition des Rotationskörpers in einem bestimmten Verhältnis zu dem freiliegenden Winkelbereich, der zur Profilunterseite zählt. Die Unterteilung des insgesamt freiliegenden Winkelbereichs des Rotationskörpers in zur Profiloberseite und zur Profilunterseite zählende Anteile richtet sich dabei nach der Position der Profilnase. Durch die Einhaltung eines bestimmten Verhältnisses kann die aerodynamische Wirkung des Rotationskörpers optimiert und über den gesamten Längsabschnitt erreicht werden.
  • In einer Ausgestaltung ist eine Steuereinrichtung für die Drehbewegung des Rotationskörpers vorhanden. Diese kann die Rotationsgeschwindigkeit und die Drehrichtung steuern. Dadurch kann der von dem Rotorblatt erzeugte Auftrieb beeinflußt werden. Es ist dann nicht nur möglich, die Erfindung zur Steigerung des Maximalauftriebs einzusetzen, sondern auch zu einer gezielten Absenkung und/oder Steigerung des zu einem bestimmten Zeitpunkt unter bestimmten Betriebsbedingungen erzielten Auftriebs. Es ergeben sich daraus neue Möglichkeiten für die Betriebsführung einer mit einem erfindungsgemäßen Rotorblatt ausgestatteten Windenergieanlage.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Antrieb vorhanden, mit dem der Rotationskörper in eine Drehbewegung versetzt werden kann. Denkbar ist eine mechanische Kopplung der Drehbewegung des Rotationskörpers mit derjenigen des Rotors der Windenergieanlage, gegebenenfalls über ein zur Erzielung der gewünschten Drehzahl geeignetes Getriebe. Alternativ kann ein elektromotorischer Antrieb vorge sehen sein. Durch einen Antrieb kann die Drehzahl des Rotationskörpers unabhängig von den jeweiligen Anströmverhältnissen auf ein gewünschtes Niveau gebracht werden. Insbesondere sind ohne weiteres relativ hohe Drehzahlen möglich, die für den gewünschten aerodynamischen Effekt benötigt werden können.
  • In einer Ausgestaltung ist die Drehzahl des Rotationskörpers regelbar. Dadurch kann der von dem Rotorblatt gelieferte Auftrieb durch Vorgabe einer Solldrehzahl auf ein bestimmtes Niveau eingestellt werden. Die Vorgabe einer Drehzahl für den Rotationskörper ist damit der Vorgabe eines bestimmten Blattanstellwinkels vergleichbar und kann unter Umständen eine Einstellung des Blattanstellwinkels ersetzen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung sind mehrere Rotationskörper an unterschiedlichen Längspositionen in einem und/oder mehreren Längsabschnitten des Rotorblatts angeordnet. Dies ermöglicht einerseits eine kompakte Ausführung der einzelnen Rotationskörper, insbesondere wenn ein großer Längsabschnitt des Rotorblatts erfaßt werden soll, andererseits können die einzelnen Rotationskörper in ihrer Form und Betriebsweise an die in dem jeweiligen Bereich des Rotorblatts vorliegenden Bedingungen angepaßt werden. Außerdem können die Rotationskörper nach konstruktiven und aerodynamischen Gesichtspunkten gezielt in ausgewählten Längsabschnitten des Rotorblatts eingesetzt werden.
  • In einer Ausgestaltung ist das Rotorblatt für einen Rotor mit horizontaler Achse bestimmt und der mindestens eine Längsabschnitt ist in der der Achse zugewandten Hälfte des Rotorblatts angeordnet. Rotorblätter für derartige Rotoren weisen an ihrem der Achse zugewandten Ende eine Blattwurzel auf und sind dort über eine Nabe mit der Achse des Rotors verbunden. Im Außenbereich des Rotorblatts liegt die relative Profilhöhe üblicherweise im Bereich von 12% bis 24%. Im Bereich der Blattwurzel weisen derartige Rotorblätter in der Regel hingegen eine sehr viel größere relative Profilhöhe auf, wobei das Profil an der Blattwurzel selbst in einen zylindrischen Querschnitt übergeht. Bei typischen Einsatzbedingungen wird der Maximalauftrieb herkömmlicher Profile insbesondere im Bereich der großen relativen Profilhöhen häufig überschritten. Daher können der oder die Rotationskörper besonders vorteilhaft in diesen Bereichen des Rotorblatts eingesetzt werden.
  • In einer Ausgestaltung erstreckt sich der Längsabschnitt in Richtung zu der Blattspitze hin ungefähr bis zu dem Bereich des Rotorblatts, der die größte Profiltiefe aufweist. Bis zu diesem Bereich des Rotorblatts kommt es wegen des vorstehend geschilderten Zusammenhangs besonders häufig zu den unerwünschten Strömungsablösungen.
  • Die obige Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch den Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
  • Der Rotor ist für Windenergieanlagen mit horizontaler Achse bestimmt und weist mindestens ein Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auf. Mit dem erfindungsgemäßen Rotor werden daher die bereits in Verbindung mit dem Rotorblatt erläuterten Vorteile erreicht.
  • In einer Ausgestaltung des Rotors weist das mindestens eine Rotorblatt in dem Längsabschnitt einen festen Blattanstellwinkel auf. In diesem Längsabschnitt kann auf eine Einstellbarkeit des Blattanstellwinkels verzichtet werden, weil die dadurch erzielte Beeinflussung des Auftriebs wie bereits vorstehend erläutert durch den Rotationskörper erreicht werden kann. Der hohe konstruktive Aufwand für eine Blattanstellwinkelverstellung des gesamten Rotorblatts kann daher entfallen. Denkbar ist, nur in dem mit dem oder den Rotationskörpern ausgestatteten Längsabschnitt auf eine Blattanstellwinkelverstellung zu verzichten. Es ist aber auch möglich, nur einen kleinen Teilbereich des Rotorblatts noch mit einer zusätzlichen Blattanstellwinkelverstellung auszurüsten, beispielsweise die Blattspitzen. Dies ist mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich.
  • In einer Ausgestaltung weist das gesamte Rotorblatt einen festen Blattanstellwinkel auf. In diesem Fall kann der bzw. können die Rotationskörper die konstruktiv aufwendige Blattanstellwinkelverstellung vollständig ersetzen.
  • Die obige Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Windenergieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in dem sich anschließenden Unteranspruch angegeben. Die Windenergieanlage hat mindestens ein Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einen Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15. Mit der erfindungsgemäßen Windenergieanlage werden die bereits in Verbindung mit dem Rotorblatt bzw. dem Rotor erläuterten Vorteile erreicht.
  • In einer Ausgestaltung der Windenergieanlage erfolgt eine Regelung der Drehzahl des Rotationskörpers in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl und/oder der Rotorleistung und/oder des Rotordrehmoments und/oder der Windgeschwindigkeit. In diesem Fall erhält die Drehzahl des Rotationskörpers einen Sollwert, der einem Sollwert für den Blattanstellwinkel bei pitchgeregelten Windenergieanlagen entspricht. Dadurch kann die Drehzahl des Rotationskörpers in einer dem Blattanstellwinkel entsprechenden Weise für die Betriebsführung der Windenergieanlage eingesetzt werden, insbesondere für eine Drehzahlregelung des Rotors.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Rotorblatt nach der Erfindung im Querschnitt in einer schematischen, vereinfachten Darstellung;
  • 2 das Rotorblatt aus 1 in einer vereinfachten Draufsicht.
  • Das Rotorblatt aus 1 hat ein tragflächenartiges Profil mit einer Profilnase 10 und einer Profilhinterkante 12. Das Profil hat eine gewölbte Profiloberseite 14, die sich von der Profilnase 10 bis zur Profilhinterkante 12 erstreckt. Die Profilunterseite 16 ist ebenfalls gewölbt und erstreckt sich ebenfalls von der Profilnase 10 bis zur Profilhinterkante 12. Die umgebende Luft umströmt das Rotorblatt im Betrieb von der Profilnase 10 zur Profilhinterkante 12. Die Profilhöhe des Profils ist mit h, die Profiltiefe des Profils mit t bezeichnet.
  • Im vorderen Bereich des Profils ist ein Rotationskörper 18, der in der Querschnittsdarstellung der 1 als Kreis erscheint, angeordnet. Der Rotationskörper 18 ist im wesentlichen zylindrisch und hat eine rotationssymmetrische Oberfläche 20. Um seine Symmetrieachse 22, um die die Oberfläche 20 rotationssymmetrisch ist, ist der Rotationskörper 18 drehbar gelagert. Die Symmetrieachse 22 befindet sich innerhalb des Rotorblatts. In der 1 ist erkennbar, daß die Profilnase 10 von dem Rotationskörper 18 gebildet ist. Der die Profilnase 10 bildende Teil der Oberfläche 20 des Rotationskörpers 18 liegt frei und ist unmittelbar der anströmenden Luft ausgesetzt. Gleiches gilt auch für die über die Profilnase 10 hinausgehenden Teile 44, 46 der Oberfläche 20 des Rotationskörpers 18, die in den mit dem Pfeil gekennzeichneten Winkelbereich 24 fallen. Von diesen Teilen der Oberfläche 20 zählt der mit 44 bezeichnete Abschnitt zur Profiloberseite 14, der mit 46 bezeichnete Abschnitt zählt zur Profilunterseite 16. Auch die Teile 44, 46 der Oberfläche 20 des Rotationskörpers 18 bilden einen Teil der Außenfläche des Rotorblatts.
  • Angrenzend an die von der Oberfläche 20 des Rotationskörpers gebildeten Außenflächen des Profils werden die Profiloberseite 14 und die Profilunterseite 16 von zwei in faserverstärkter Kunststoffbauweise hergestellten Schalen, nämlich einer Ober- und einer Unterschale, gebildet. Ober- und Unterschale sind im Bereich der Rotorblatthinterkante 12 miteinander verbunden. Die Ober- und Unterschale weisen jeweils einen Flächenabschnitt 26, 28 auf, der bezüglich der Oberfläche 20 des Rotationskörpers 18 tangential angeordnet ist und sich bis auf einen Spalt 30, 32 bis an diese Oberfläche 20 heran erstreckt. In dem an den Spalt 30 grenzenden Bereich 34 ist die Oberschale verstärkt. Sie weist dort eine größere Dicke auf als in ihren übrigen Bereichen. Der verstärkte Bereich läuft in Richtung zu dem Spalt 30 hin spitz aus. In Richtung zu der Hinterkante 12 nimmt die Dicke des verstärkten Bereichs 34 bis zu der im übrigen Bereich gegebenen Dicke der Oberschale langsam ab. Gleiches gilt für die Unterschale, die einen entsprechend verstärkten Bereich 36 aufweist.
  • In der 2 ist das Rotorblatt der 1 in einer Draufsicht dargestellt, in der die Blattwurzel 38, die Blattspitze 40 sowie die Profilnase 10, die Profilhinterkante 12 und die Profiloberseite 14 sichtbar sind. Der Rotationskörper 18 erstreckt sich über einen Längsabschnitt 42 des Rotorblatts, der nahe der Blattwurzel 38 beginnt und ungefähr im Bereich des Rotorblatts mit der größten Profiltiefe endet. Damit beeinflußt der Rotationskörper 18 die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblatts insbesondere in dem Längsabschnitt 42, in dem das Rotorblatt seine größte relative Profilhöhe aufweist. Die Symmetrieachse 22 des Rotationskörpers ist gestrichelt eingezeichnet. Der im Inneren des Rotorblatts liegende und von der Oberschale verdeckte Teil des Rotationskörpers 18 ist gepunktet angedeutet.
  • Im Betrieb des Rotorblatts kann der Rotationskörper 18 um seine Symmetrieachse 22 rotieren, bevorzugt in der durch den Pfeil 24 angedeuteten Richtung. Dadurch kann der Maximalauftrieb des Rotorblatts erhöht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3246694 A1 [0004]
    • - DE 3800070 A1 [0004]
    • - EP 0886728 B1 [0004]
    • - DE 29620665 U1 [0004]
    • - WO 02/42640 A1 [0004]
    • - EP 1715181 A1 [0004]
    • - DE 102005001235 A1 [0004]
    • - DE 4016622 A1 [0005]

Claims (17)

  1. Rotorblatt für Windenergieanlagen mit einem tragflächenartigen Profil, das von einer Profilnase (10) zu einer Profilhinterkante (12) umströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem Längsabschnitt (42) des Rotorblatts die Profilnase (10) von einem Rotationskörper (18) gebildet ist, der um seine Symmetrieachse (22) drehbar gelagert ist.
  2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotationskörper (18) benachbarten Flächenabschnitte (26, 28) der Profiloberseite (14) und/oder der Profilunterseite (16) bezüglich der Oberfläche (20) des Rotationskörpers (18) tangential angeordnet sind und sich bis auf einen Spalt (30, 32) an diese Oberfläche (20) heran erstrecken.
  3. Rotorblatt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profiloberseite (14) und/oder die Profilunterseite (16) mit Ausnahme der von der Oberfläche (20) des Rotationskörpers (18) gebildeten Teile von einer Oberschale bzw. einer Unterschale gebildet ist, deren Dicke in einem an den Spalt (30, 32) grenzenden Bereich (34, 36) vergrößert ist.
  4. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rotationskörpers (18) an jeder Längsposition in dem Längsabschnitt (42) einen einheitlichen Bruchteil der Profilhöhe (h) des Rotorblatts an dieser Längsposition beträgt.
  5. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelbereich (24) des Rotationskörpers (18), in dem dessen Oberfläche (20) frei liegt, zwischen 30 Grad und 180 Grad beträgt.
  6. Rotorblatt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freiliegende Winkelbereich, der zur Profiloberseite (14) zählt, an jeder Längsposition des Rotationskörpers (18) in einem bestimmten Verhältnis zu dem freiliegenden Winkelbereich steht, der zur Profilunterseite (16) zählt.
  7. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für die Drehbewegung des Rotationskörpers (18) vorhanden ist.
  8. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb vorhanden ist, mit dem der Rotationskörper (18) in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
  9. Rotorblatt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Drehzahl des Rotationskörpers (18) regelbar ist.
  10. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rotationskörper (18) an unterschiedlichen Längspositionen in einem oder mehreren Längsabschnitten (42) des Rotorblatts angeordnet sind.
  11. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt für einen Rotor mit horizontaler Achse bestimmt ist und der mindestens eine Längsabschnitt (42) in der der Achse zugewandten Hälfte des Rotorblatts angeordnet ist.
  12. Rotorblatt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Längsabschnitt (42) in Richtung zu der Blattspitze (40) hin ungefähr bis zu dem Bereich des Rotorblatts erstreckt, der die größte Profiltiefe (t) aufweist.
  13. Rotor für Windenergieanlagen mit horizontaler Achse, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mindestens ein Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
  14. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Rotorblatt in dem Längsabschnitt (42) einen festen Blattanstellwinkel aufweist.
  15. Rotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Rotorblatt einen festen Blattanstellwinkel aufweist.
  16. Windenergieanlage mit mindestens einem Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder mit einem Rotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
  17. Windenergieanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß eine Regelung der Drehzahl des Rotationskörpers (18) in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl und/oder der Rotorleistung und/oder des Rotordrehmoments und/oder der Windgeschwindigkeit erfolgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2848803A1 (de) * 2013-09-17 2015-03-18 Alstom Renovables España, S.L. Windturbinenblatt und Verfahren zur Regelung des Auftriebs eines Blatts
DE102015206430A1 (de) * 2015-04-10 2016-10-13 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302152A (en) * 1979-06-25 1981-11-24 Jensen Ronald N Anti-moment gyro for windmill
DE3246694A1 (de) 1982-12-16 1984-06-20 Erich Dipl.-Ing. 3000 Hannover Krebs Windkraftanlage
DE3626917A1 (de) * 1986-06-03 1987-12-10 Erich Herter Windturbine
DE3800070A1 (de) 1988-01-05 1989-07-13 Michael Dipl Phys Hermann Fluidischer energiewandler
EP0450217A1 (de) * 1989-01-17 1991-10-09 Howden Wind Turbines Ltd Einstellvorrichtung für Windräder
DE4016622A1 (de) 1990-05-23 1991-11-28 Meyer Florian Fluegelprofil fuer savoniusrotoren
DE29620665U1 (de) 1996-11-28 1997-02-06 ADIS GmbH, 81249 München Maschine zur technischen Nutzung des Magnus-Effektes
WO2002042640A1 (en) 2000-11-22 2002-05-30 David Terracina Wind generator using magnus-effects
EP0886728B1 (de) 1996-03-13 2004-06-16 Sile S.R.L. Magnuseffektwindturbine
DE102005001235A1 (de) 2004-10-29 2006-05-11 Gerd Lukoschus Windkraftanlage mit rotierenden Zylindersegmenten als Antrieb nach dem "Magnuseffekt"
DE60110098T2 (de) * 2000-09-29 2006-05-18 Bonus Energy A/S Regelungsmethode für eine windturbine und regeleinrichtung dafür
EP1715181A1 (de) 2004-02-09 2006-10-25 Mekaro Akita Co., Ltd. Magnus-windturbinengenerator

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302152A (en) * 1979-06-25 1981-11-24 Jensen Ronald N Anti-moment gyro for windmill
DE3246694A1 (de) 1982-12-16 1984-06-20 Erich Dipl.-Ing. 3000 Hannover Krebs Windkraftanlage
DE3626917A1 (de) * 1986-06-03 1987-12-10 Erich Herter Windturbine
DE3800070A1 (de) 1988-01-05 1989-07-13 Michael Dipl Phys Hermann Fluidischer energiewandler
EP0450217A1 (de) * 1989-01-17 1991-10-09 Howden Wind Turbines Ltd Einstellvorrichtung für Windräder
DE4016622A1 (de) 1990-05-23 1991-11-28 Meyer Florian Fluegelprofil fuer savoniusrotoren
EP0886728B1 (de) 1996-03-13 2004-06-16 Sile S.R.L. Magnuseffektwindturbine
DE29620665U1 (de) 1996-11-28 1997-02-06 ADIS GmbH, 81249 München Maschine zur technischen Nutzung des Magnus-Effektes
DE60110098T2 (de) * 2000-09-29 2006-05-18 Bonus Energy A/S Regelungsmethode für eine windturbine und regeleinrichtung dafür
WO2002042640A1 (en) 2000-11-22 2002-05-30 David Terracina Wind generator using magnus-effects
EP1715181A1 (de) 2004-02-09 2006-10-25 Mekaro Akita Co., Ltd. Magnus-windturbinengenerator
DE102005001235A1 (de) 2004-10-29 2006-05-11 Gerd Lukoschus Windkraftanlage mit rotierenden Zylindersegmenten als Antrieb nach dem "Magnuseffekt"

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2848803A1 (de) * 2013-09-17 2015-03-18 Alstom Renovables España, S.L. Windturbinenblatt und Verfahren zur Regelung des Auftriebs eines Blatts
WO2015040023A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-26 Alstom Renewable Technologies Wind turbine blade and method of controlling the lift of the blade
DE102015206430A1 (de) * 2015-04-10 2016-10-13 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage
WO2016162350A1 (de) 2015-04-10 2016-10-13 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlagen-rotorblatt

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