Environmental Engineering Reference
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Die Effekte des Dynamic Stall sind in die aerodynamische Modellierung einzubeziehen,
wenn wegen großer Völligkeit kleine Schnelllaufzahlen eintreten.
Á
können z. B. mit dem EPPLER-Code oder generischen Optimierungsalgorithmen (vgl.
[8]
)
entwickelt werden.
Á
4.6.3 Aeroelastik der Vertikalrotoren
Die konstruktive Auslegung einer Windenergieanlage wird durch die aus der Aerodynamik
stammenden Lasten bestimmt. Sowohl Extrem- (Jahrhundertböe) als auch Betriebslasten
(Nennwind inkl. turbulenter Schwankungen) bestimmen die Dimensionierung des Materi-
als. Die spezifische aerodynamische Modellbildung wirkt also über die reine Aerodynamik
weit hinaus. Leider stehen zurzeit keine oder nur wenige Systeme zur Verfügung, die VAWT
GAROS. In einer Studienarbeit [
42]
haben wir erste Untersuchungen ausführen lassen. Ein
damit bestimmtes Stabilitätsdiagramm (Campbell-Diagramm) ist in Bild
4.21
wiedergegeben.
Aeroelasitsche Stabilität eines VAWT Rotors
10
1
2
3P
8
6
4
2
0
Bild 4.21
Campbell-Diagramm
eines Vertikalrotors
0
100
200
300
400
500
UPM
Es zeigt sich, dass unterhalb der Nenndrehzahl (in diesem Fall 120 UPM = 2 Hz) und zwischen
der 1P- und 3P- (
n
P=
n
-Faches der Rotordrehzahl) Anregung eine Anzahl von Eigenfrequenzen
des Systems zu finden ist. Die Gesamtdämpfung des Systems ist jedoch stets negativ, sodass
keine aerodynamische Divergenz zu erwarten ist. Vor allem die große Turmkopfmasse von ca.
650 kg (entsprechend 130 kg/kW) scheint für die relativ kleinen Werte der Eigenfrequenzen
verantwortlich zu sein. Man muss allerdings berücksichtigen, dass wegen
v
ª
m
°
1/2
eine Hal-
bierung der Turmkopfmasse mit einer nur 30%igen Erhöhung der Frequenzen einhergeht. Es
sei an dieser Stelle angemerkt, dass man das sogenannte vereinfachte Lastenschema der IEC
9
Miglore [
56]
spricht von 20% Ertragssteigerung.
