Vorbemerkung: Die vorliegende Seite stellt eine Zusammenfassung einschlägiger WEB-Publikationen verschiedener Autoren dar. Die Originaltexte sind in der am Ende angeführten Linksammlung einsehbar.


Werkstoffe

Die Rotorblätter werden heute als Schlüsselkomponente für die technische Entwicklung der WEA angesehen. Die Blätter der aktuellen Anlagen werden fast ausschließlich aus Glasfaser - Verbundmaterial auf Basis Epoxyharz gefertigt. Bei großen Blattlängen über 40m werden außerdem einige Bauteile wie zB die Holmgurte mit Kohlefaser (Aramide) verstärkt. Bei älteren Anlagen dänischer Hersteller sind auch noch Blätter mit Poyesterharz als Matrixmaterial anzutreffen.

Aufbau von Rotorblättern

Standardaufbau eines modernen Rotorblattes sind heute zwei laminierte Halbschalen die an Vorder- und Hinterkante verklebt werden. Die Stabilität wird durch 2-3 eingeklebte leichte Holmstege realisiert. Diese Holmstege werden entweder aus GFK oder zunehmend als Kastensandwich ausgeführt.

typischer Aufbau eines Rotorprofiles

Kastensandwich

Alternative Konzepte: Wellen, Rippen, Sandwich (TU - Chemnitz: Markus Müller; Flügel in neuen Formen; TU-Spektrum 2/2002)

Die Variante der Wellenstruktur bietet sich an, um die Außenschalen des Windflügels, vor allem die Hinterkanten, zu versteifen. Eine Deckschicht auf diesen Wellenstrukturen sorgt dafür, dass der Kraftfluss optimiert wird. Der besondere Vorteil eines solchen Verbundbauteils ist seine überzeugende Homogenität, denn für die Wellenstrukturen mit Faserverstärkung kann derselbe Matrixwerkstoff verwendet werden, wie er auch im übrigen Rotorblatt verbaut ist.

Auch mit einer Rippenstruktur ist es möglich, stark beanspruchte Profile zu versteifen. Zudem bietet der Einsatz einer verrippten Innenstruktur ein hohes Leichtbaupotenzial und gilt besonders für schlanke Profile als interessante Bauweise. Indem die Außenhaut über die Rippenstruktur gespannt wird, wird ein dünnes und zugleich steifes Laminat für das Rotorblatt erreicht. Ein zentraler Holm dient zur Aufnahme von Wechselbelastungen. Außerdem bietet sich die Rippenbauweise an, um geteilte Blätter zu fertigen, die erst am Aufstellungsort komplett montiert werden. Auf diese Weise können Windkraftanlagen auch an nur schwer zugänglichen Orten aufgestellt werden.

Eine weitere Bauweise für die Rotorblätter ist die komplette
Sandwichstruktur
. Sowohl die beiden Halbschalen als auch die Spanten, die Querstreben im Inneren des Flügels, besitzen einen Kern, der von zwei Deckschichten umgeben ist. Als Kernmaterial bietet sich Schaum aus Thermoplasten an, wobei eine sortenreine Verwendung eines einzigen Thermoplasts sowohl für die Schaumkerne als auch für die faserverstärkten Deckschichten vorteilhaft ist. Die komplette Sandwichstruktur erweist sich deshalb als besonders vorteilhaft, weil so Sensoren und Aktoren in das Innere der Struktur gebracht und somit Messungen durchgeführt werden können, die die tatsächlichen Belastungen des Rotors erfassen.

 

a: konventionelle Bauweise
b: Wellenstruktur
c: Rippenstruktur
d: Sandwich - Bauweise

Nabenanschluß

Die konstruktive Ausführung des Blattanschlusses hat wesentlichen Einfluss auf das Rotorgewicht. Die Konzentration der Rotorkräfte auf die Blattwurzel ergeben extreme Belastungen dieser Verbindung. Bei der Rotorinspektion ist deshalb eine Kenntnis der konstruktiven Ausführung des Blattanschusses erforderlich. Folgende Grundkonzepte werden realisiert:

  • Blattanschluß mit Querbolzen: IKEA - System
  • Klemmanschluss mit doppelseitigem Stahlflansch
  • Einlaminierte Bolzen
  • Einlaminierte Buchsen
  • Eingeklebter Leichtbauflansch

einlaminierte Inserts

IKEA Blattanschluss

eingeklebter Alu-Flansch

Hersteller von Rotorblättern:

LM Glasfiebers, Abeking & Rasmusen Rotec; Vestas, Enercon, weitere ....

Zitierte Publikationen und weitere interessante Links zum Thema Rotorblätter von Windenergieanlagen

Pressemitteilung der HMS Technologie GmbH, Berlin, vom 17. Mai 2002 Windkraftrotoren aus Faserverbundkunststoff
CMC Klebetechnik GmbH Technisches Datenblatt Erosionsschutz–Folien
DEWI Magazin Nr. 22, Februar 2003 Besonderer Kastensandwich für die gewichtsoptimierte, innovative Aussteifung großer WKA-Rotorblätter

Dr.-Ing. Wolfgang Holstein
HMS Technologie GmbH

Foliensammlung zur 4. Veranstaltung der “Qualitäts-Initiative Rotorblatt”
DEWI Magazin Nr. 9, August 1996 Rotorblattreinigung - was schafft der Regen, was der Reiniger?
EVA Bittmann, Herreth: Kunststoffe Online Archiv Viel Wind um GFK: Werkstoffe und Verfahren im Rotorblattbau
R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH Produktübersicht Glasgewebe / Epoxydharze
R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH Grundlagen Epoxydharze - Kap. 1 Arbeitsanleitungen
DEWI Magazin Nr. 22, Februar 1996 Rotorblätter, eiskalt erwischt
BINE Informationsdienst Projektinfo 12/2000 Blitzschutz für WEA
Wind-Protecting-Systems Inc. Rotorblattbeschichtungen