Potsdam. Kleinwindanlagen sollen künftig auch in Regionen mit geringer Windgeschwindigkeit effizient Strom liefern – dank eines neu entwickelten Leichtbau-Rotors, den das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP zusammen mit der BBF Gruppe konstruiert hat. Die ersten Prototypen wurden jetzt ausgeliefert. Das Hauptkeyword Kleinwindanlagen steht im Mittelpunkt dieses zukunftsweisenden Projekts.

Die Idee: Kleinwindanlagen, die auch bei schwachem Wind eine nennenswerte Leistung bringen, könnten eine sinnvolle Ergänzung zur Solartechnik in der dezentralen Energieversorgung sein. Das neu entwickelte Windrad setzt sich bereits bei 2,7 Metern pro Sekunde in Bewegung – herkömmliche Modelle benötigen mindestens 4 m/s. Der Rotor erreicht 450 Umdrehungen pro Minute und liefert dabei eine Leistung von bis zu 2500 Watt. Damit könnten Haushalte, Handwerksbetriebe oder Einsatzkräfte im Katastrophenfall unabhängig Strom erzeugen.

Leichtbau-Kleinwindanlagen für die Energiewende

Mit der neuen Entwicklung adressieren die Forschenden gleich mehrere Herausforderungen: niedrige Windverhältnisse in vielen Regionen Deutschlands, der wachsende Bedarf an Eigenversorgung mit erneuerbarer Energie sowie der Wunsch nach kompakten, effizienten Lösungen. Das Fraunhofer IAP bringt dabei seine Expertise in Aerodynamik und Werkstofftechnik ein.

„Unser Ziel ist es, die Kraft des Winds so wirksam wie möglich für die Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen“, sagt Marcello Ambrosio, Leiter für Simulation und Auslegung im Bereich Polymermaterialien und Composite am Standort Wildau. Gemeinsam mit der BBF Gruppe entstand so ein Rotor, der durch eine optimierte aerodynamische Auslegung und ein innovatives Fertigungsverfahren überzeugt.

Die Rotorblätter bestehen aus Faserverbundwerkstoffen in Leichtbauschalen ohne Schaumkern, was das Gewicht um bis zu 35 Prozent reduziert. Ein eigens entwickelter Laminataufbau sorgt dafür, dass sich die Blätter bei Starkwind elastisch verbiegen und die Drehzahl automatisch drosseln – ganz ohne komplexe Steuertechnik.

Technischer Vorsprung bei Wirkungsgrad und Bauweise

Mit einem Wirkungsgrad von 53 Prozent liegt das neue System nahe am physikalischen Maximum von 59 Prozent – und etwa 83 Prozent über der Leistung aktueller Vergleichsanlagen. Die Bauteile wurden mit industriellem 3D-Druck sowie automatisierter Faserablage gefertigt. Das Ergebnis: hohe Präzision, reduzierte Materialüberlappungen und ein effizienter Produktionsprozess.

Raúl Comesaña M., Geschäftsführer der BBF Gruppe, sieht in der Entwicklung ein Modell für zukünftige dezentrale Stromversorgung: „Effiziente Kleinwindanlagen leisten einen wichtigen Beitrag für eine unabhängige Energieversorgung.“

Kleinwindanlagen im Praxistest

Fünf Prototypen wurden bereits an die BBF Gruppe übergeben. In den kommenden Wochen sollen sie an verschiedenen Standorten installiert werden. Dabei untersuchen die Projektpartner auch, wie sich Höhe und Position auf die Energieausbeute auswirken.

Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Rotoren aus Monomaterial – also recyclingfreundlichen Werkstoffen. Damit will das Fraunhofer IAP nicht nur technische Effizienz, sondern auch Umweltverträglichkeit im Leichtbau weiter voranbringen.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP. Foto: BBF Gruppe / Fraunhofer IAP