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pte20210308001 Umwelt/Energie, Unternehmen/Wirtschaft

Windturbinen: Vereisung senkt Ausbeute

Feldstudie der Iowa State University belegt um bis zu 80 Prozent reduzierte Stromproduktion


Vereistes Rotorblatt: schlecht für die Leistung (Foto: Hui Hu, iastate.edu)
Vereistes Rotorblatt: schlecht für die Leistung (Foto: Hui Hu, iastate.edu)

Ames (pte001/08.03.2021/06:00) -

In kaltem, feuchtem Wetter kann Vereisung die Energieproduktion von Windturbinen um bis zu 80 Prozent senken. Das hat eine Feldstudie von Forschern der Iowa State University https://iastate.edu ergeben. An der Spitze von Rotorblättern sammeln sich demnach bei widriger Witterung bis zu 30 Zentimeter Eis. Das kann gerade im Winter die Versorgungssicherheit in Regionen mit hohem Windkraftanteil gefährden. Bessere Methoden zur Enteisung wären also wichtig.

Versorgungsrisiko Vereisung

„Was passiert auf den Rotoroberflächen großer Windturbinen für Kraftwerke?" Mit dieser Frage haben sich Hui Hu, Professor für Luftfahrttechnik an der Iowa State im Rahmen einer 2019 gestarteten Feldstudie in China befasst. Denn für das Team war klar, dass Vereisung zum Problem werden kann – was der Wintereinbruch in Texas diesen Februar klar gezeigt hat. Immerhin standen da rund die Hälfte der texanischen Windräder zeitweilig still, der Energiekonzern RWE sprach davon, dass ihn das einen dreistelligen Millionenbetrag kosten könnte.

Die Anlage mit 34 Turbinen und 50 Megawatt (MW) Leistung, die das Team untersucht hat, liegt nahe dem Ostchinesischen Meer. Witterungsbedingungen, die zu Vereisungen führen, seien dort laut Hu ähnlich wie in Texas. Die genutzten 1,5-MW-Turbinen seien ebenfalls mit in den USA gängigen Windrädern vergleichbar. Die Forscher haben für ihre Studie mithilfe von Drohnen Bilder der 50 Meter langen Rotorblätter gemacht, nachdem diese teils bis zu 30 Stunden lang Witterung wie gefrierendem Regen, feuchtem Schnee und gefrierendem Nebel ausgesetzt waren. Zudem konnten sie Leistungsdaten erheben.  

Gewichtige Bremse

Wie das Team in „Renewable Energy" berichtet, hat die Vereisung nahe des Endes der Rotorblätter bis zu 30 Zentimeter Dicke erreicht. Das viele Eis wiegt schwer, auch was die Leistung betrifft. Denn es stört die Aerodynamik der Turbine und ihre Balance. „Trotz starkem Wind haben sich Windturbinen während der Vereisung viel langsamer gedreht und sogar komplett abgeschaltet", berichten die Forscher. Das führt letztlich zu einer gegenüber normalen Bedingungen um bis zu 80 Prozent reduzierten Stromausbeute.

Eben das ist ein potenzielles Problem für die Versorgungssicherheit, wenn die globale Stromversorgung zunehmend erneuerbare Energien wie eben Windkraft nutzt – und jedenfalls schlecht fürs Geschäft der Anlagenbetreiber. Deshalb will Hu sich nun weiter einem verwandten Forschungsfeld widmen: Der Suche nach effektiven Enteisungsmethoden, dank denen sich die Räder zuverlässig den ganzen Winter drehen und somit Strom produzieren.

(Ende)
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