DE19929386A1 - Rotorblatt für eine Windenergieanlage - Google Patents

Rotorblatt für eine Windenergieanlage

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Abstract

Rotorblätter für Windenergieanlagen sind in vielfacher Form bekannt. An einer Windenergieanlage stellen die Rotorblätter die Hauptschallquelle dar. Aus akzeptanz- und lärmschutzrechtlichen Gründen soll/muß darauf hingearbeitet werden, die Schallemissionen zu verringern, da Windenergieanlagen auch oft in der Nähe von Wohngebäuden aufgestellt werden. Die sich mit einer Windenergieanlage bzw. einem Windenergiekonverter bislang einstellenden Schallemissionen führen auch dazu, daß Windenergieanlagen aufgrund der Lärmentstehung Widerständen aus breiten Bevölkerungskreisen entgegenstehen und sich diese Anlagen deswegen teilweise schwer oder gar nicht durchsetzen können, da die Genehmigungsbehörden wegen der bestehenden Umweltauflagen - auch Lärm ist ein Umweltbelastungsfaktor - die Genehmigung von Windenergieanlagen verweigern. DOLLAR A Es ist daher das Ziel der Erfindung, die Schallemission von Windenergieanlagen weiter zu verbessern. DOLLAR A Windenergieanlagen-Rotorblatt mit Mitteln zur Verminderung des durch das Rotorblatt erzeugten Schalls, wobei das Mittel durch eine wasserabweisende Schicht gebildet wird, die wenigstens auf einer Teilfläche des Rotorblattes aufgebracht ist.

Description

Rotorblätter für Windenergieanlagen sind in vielfacher Form bekannt. An einer Windenergieanlage stellen die Rotorblätter die Hauptschallquelle dar. Aus akzep­ tanz- und lärmschutzrechtlichen Gründen soll/muß darauf hingearbeitet werden, die Schallemissionen zu verringern, da Windenergieanlagen auch oft in der Nähe von Wohngebäuden aufgestellt werden. Die sich mit einer Windenergieanlage bzw. einem Windenergiekonverter bislang einstellenden Schallemissionen führen auch dazu, daß Windenergieanlagen aufgrund der Lärmentstehung Widerständen aus breiten Bevölkerungskreisen entgegenstehen und sich diese Anlagen deswegen teilweise schwer oder gar nicht durchsetzen können, da die Genehmigungsbehör­ den wegen der bestehenden Umweltauflagen - auch Lärm ist ein Umweltbela­ stungsfaktor - die Genehmigung von Windenergieanlagen verweigern.
Es sind bereits vielfach Vorschläge gemacht worden, ein Rotorblatt einer Wind­ energieanlage konstruktiv so zu verändern, daß sich eine Schallreduktion einstellt. Beispielhaft sei hier auf die Dokumentation, wie sie in EP-A-0 652 367 oder DE 196 14 420.5 veröffentlicht ist, verwiesen.
Allerdings ist die Reduzierung des Schalls durch konstruktive Maßnahmen am Rotorblatt nur begrenzt möglich.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, die Schallemission von Windenergieanlagen weiter zu verbessern.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einem Rotorblatt mit den Merkmalen nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn die Oberfläche eines Rotor­ blattes wenigstens teilweise mit einer flüssigkeitsabweisenden Schicht versehen wird, das Rotorblatt auch rauher wird. Anstatt also das Rotorblatt mit einer Be­ schichtung aus einem Farbanstrich zu versehen, welcher dem Rotorblatt oberseitig eine größtmögliche Glätte verleiht, wird genau das Gegenteil gemacht, nämlich eine in der Mikrostruktur rauhe Oberfläche gegeben. Solche Oberflächen sind beispiels­ weise auch von Lacken oder Beschichtungen bekannt, die die Funktionalität des sogenannten "Lotuseffekts" erfüllen. Hierbei besteht die Beschichtung, die aus einem Farbanstrich geschaffen wird aus einer Art Nagelbett in Nanogröße. Diese Nano-Nägel des Nagelbetts rauhen die Oberfläche des Rotorblattes nicht nur auf, sondern verleihen der Oberfläche auch eine geringere Härte, weil die einzelnen Nano-Nägel auch in ihrer Längsrichtung verformbar sind, bzw. in ihrer Struktur erheblich weicher sind, als die Glasfaserbeschichtung eines Rotorblattes.
Somit bewirkt die "Lotus-"Beschichtung auf dem Rotorblatt, daß die sich auf der Oberseite des Rotorblattes ausbildenden Wirbel durch die weiche Struktur der Oberfläche gedämmt werden bzw. den Luftwirbeln Energie entzogen wird, so daß insgesamt - wie festgestellt worden ist - der sich beim Rotieren des Rotorblattes einstellende Schall reduziert wird.
Als selbstreinigende Beschichtung bzw. Anstrich, mit dem eine erhebliche Schall­ reduzierung eines Rotorblattes im Betrieb erreicht werden kann, sei die Mikro- Silikonfarbe "Lotusan" (Marke der Firma ispo GmbH, ein Unternehmen der Dycker­ hoff-Gruppe) genannt. Diese Mikro-Silikonfarbe wird von dem Unternehmen unter der Artikelbezeichnung Nr. 1950 vertrieben und als schmutz- und wasserabwei­ send beschrieben. Es ist auch möglich, die Beschichtung durch eine Folie auszubil­ den, deren Oberflächenstruktur eine wasserabweisende Schicht bildet.
Selbstreinigende Oberflächen (und ihre Herstellung) sind aus EP 0 772 514 be­ kannt.
Die Erfindung ist beispielhaft auch anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.
Fig. 1 zeigt die Ansicht einer Windenergieanlage mit einem Rotor, welcher drei Rotorblätter aufnimmt. In Fig. 1 ist eine Windenergieanlage vom Typ E-40 der Firma Enercon dargestellt.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Rotorblattes im Querschnitt. Hierbei ist zu sehen, daß sich auf der Oberfläche eine Beschichtung 1 bzw. ein Anstrich befindet, welcher ein Nagelbett 2 bildet, welches aus "Nano-Nägeln" 3 besteht. Der Abstand A zwischen den Nano-Nägeln liegt im Bereich von etwa 2 bis 250 µm und die Höhe H der Nano-Nägel liegt im Bereich von etwa 2 bis 250 µm. Die Nano-Nägel beste­ hen zum Beispiel aus hydrophoben Polymeren oder haltbar hydrophobierten Mate­ rialien. Besonders gute Ergebnisse zur Verminderung des durch das Rotorblatt erzeugten Schalls werden erzielt, wenn die Nano-Nägel eine Höhe von etwa 5 bis 60 µm aufweisen und ihr Abstand untereinander in etwa im Bereich von 5 bis 110 µm liegt.
Die Beschichtung des Rotorblattes mit einer Mikro-Silikonfarbe (zum Beispiel "Lotusan") hat auch zur Folge, daß Wasser (H2O) bzw. andere Flüssigkeiten nicht auf der Rotorblattoberfläche haften bleiben. Somit wird auch jedem Eisansatz von vornherein die Grundlage entzogen.
Vorzugsweise ist die Beschichtung nicht zur Gänze auf dem Rotorblatt aufgebracht, sondern nur im letzten Drittel (vom Rotor aus gesehen) des Rotorblattes und dort bevorzugt im Bereich der Rotorblattspitze bzw. an der Rotorblatthinterkante und -vorderkante.
Durch die Ausbildung der Nano-Nägel 3 weist die Oberfläche des Rotorblattes eine sehr große Unregelmäßigkeit bzw. Rauhigkeit auf, so daß die Massenanziehung von Wassertropfen 4 (Moleküle) und der Rotorblattoberfläche nicht ausreicht, daß die Wassermoleküle daran haften bleiben. Die Nano-Nägel haften somit die Wasser- Fremdmoleküle quasi auf Abstand zur Oberfläche 6 des Rotorblattes, wodurch die Anziehungskraft zwischen den Wassermolekülen und der Oberfläche drastisch verringert ist.
Gleichzeitig haben die Nano-Nägel 3 für die Schallreduzierung quasi die Funktion eines "(Schall-)Stoßdämpfers", weil Wirbel (nicht dargestellt), die sich auf der Oberfläche des Rotorblattes naturgemäß ausbilden und die für die Schallerzeugung sorgen, auf die Nano-Nägel treffen, die ihrerseits durch ihre relativ große Beweg­ lichkeit, verglichen zur starren Glasfaserstruktur des Rotorblattes, die Energie der Wirbel aufnehmen können und somit den Luftwirbeln Energie entziehen, so daß der Schall reduziert wird.
Die Beschichtung kann durch einen Anstrich oder durch eine aufgeklebte Folie gebildet werden.

Claims (6)

1. Windenergieanlagen-Rotorblatt mit Mitteln zur Verminderung des durch das Rotorblatt erzeugten Schalls, wobei das Mittel durch eine wasserabweisende Schicht gebildet wird, die wenigstens auf einer Teilfläche des Rotorblattes aufge­ bracht ist.
2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsabweisende Schicht wenigstens dort aufgetragen ist, wo beim Rotieren des Rotorblattes wesentlich der Schall erzeugt wird.
3. Windenergieanlagen-Rotorblatt mit wenigstens einer teilweisen Beschich­ tung, welche dem Rotorblatt in seiner Mikrostruktur eine sehr große Unebenheit verleiht, so daß Wassertropfen keinen Halt auf der Rotorblattoberfläche finden, so daß Wassertropfen und/oder ein Eisansatz (Eiskristalle) keinen Halt auf der Rotor­ blattoberfläche finden.
4. Rotorblatt für eine Windenergieanlage, wobei die Oberfläche des Rotor­ blattes wenigstens teilweise mit einer Beschichtung versehen ist, so daß die Oberfläche des Rotorblattes im beschichteten Bereich weicher ist als im unbe­ schichteten Bereich.
5. Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daßdie Schicht eine Oberflächenstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen aufweist, daß der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich von 2 bis 250 µm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 2 bis 250 µm und bevorzugt die Erhebungen aus hydrophoben Polymeren oder haltbar hydrophobier­ ten Materialien bestehen, welche nicht durch natürlichen Regen ablösbar sind.
6. Windenergieanlage mit einem Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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