Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Teilprojekt 1: Aerodynamik und effiziente Fertigung für urbane Windkraftanlagen

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 Projektinhalte führen die Ergebnisse des mit dem Stahlinnovationspreis 2015 ausgezeichneten IGF-Vorhabens 79 EBR der Forschungsvereinigung EFB zu vertikalen Windkraftanlagen mit Stahlrotorblatt weiter. Im Fokus steht dabei die gesamte Windkraftanlage, deren aerodynamisch optimierten Stahlrotorblätter kosteneffizient gefertigt werden können, unter Berücksichtigung der Energieeinspeisung mit hohem elektrischen Wirkungsgrad und langer Betriebsdauer. Ziel des Vorhabens „Urbane Windkraftanlagen mit performanten Stahlrotorblättern“ ist ein eigens entwickeltes aerodynamisch verbessertes Design fertigungstechnisch zu optimieren, dass eine kosteneffiziente Herstellung von VAWT für KMU´s möglich ist. Fertigungstechnisch wird aufgrund ihrer Haltbarkeit und einfachen Kreislaufwirtschaft auf metallische Flügel gesetzt. In Teilprojekt 1 „Fertigung und Design für urbane Windkraftanlagen“ wird das Innenhochdruckumformen zur integrierten Hochratenfertigung einer aerodynamisch optimierten Blattprofilgeometrie und Oberflächenstrukturierung bei geringen Kosten weiterentwickelt. Nachhaltigkeit wird in der Fertigung von Anfang an fest eingeplant und über den gesamten Lebenszyklus hinweg betrachtet und optimiert. Mit den Arbeiten in Teilprojekt 2 „Leistungselektronik und Strukturmechanik für urbane Windkraftanlagen“ soll bereits in der Entwicklungsphase mit einer präzisen Lebensdauerabschätzung und Schwingfestigkeitsbewertung der gesamten Anlage der Materialeinsatz bei gleichzeitiger Maximierung des elektrischen Wirkungsgrades optimiert werden.