Neuer Rotor verleiht Mini-Windrad für den Garten 83 Prozent mehr Leistung

Mini-Windräder für den Eigenverbrauch können eine Ergänzung oder Alternative zur Photovoltaik sein. Allerdings ist deren Energieausbeute oft gering. Das Fraunhofer-Institut hat einen Weg gefunden, diese zu erhöhen.

Dazu wurden neue Rotorblätter konstruiert. Diese wurden in Leichtbauweise aus 2 Schalen gebaut. Außen bestehen sie aus Faserverbundwerkstoffen, innen sind sie hohl. Üblicherweise wird der Hohlraum bei solchen Produkten mit einem Schaumkern gefüllt. Durch die neue Bauart kann das Gewicht um bis zu 35 Prozent reduziert werden.

Stromproduktion schon bei wenig Wind

Die Form wurde gegenüber den Rotoren von klassischen Kleinwindanlagen angepasst, um eine höhere Aerodynamik zu erreichen. Dadurch beginnt sich der Rotor schon bei einer Windgeschwindigkeit von 2,7 Meter pro Sekunde zu drehen, was auf der Beaufort-Skala als „leichte Brise“ klassifiziert ist – die zweitschwächste Windstärke.

Um die Rotorblätter zu testen, wurden sie bei einer Kleinwindanlage montiert. Das sind Mini-Windräder für den Heimgebrauch, wie man sie etwa im Garten aufstellen oder am Dach montieren kann. Das Windrad konnte mit den neuen Rotorblättern bis zu 450 Umdrehungen pro Minute erreichen.

83 Prozent mehr Leistung

Mit einer Leistung von 2500 Watt bei einer Windgeschwindigkeit von 10 Metern pro Sekunde, ist die Leistung 83 Prozent höher als bei vergleichbaren Windkraftanlagen mit regulären Rotorblättern. Der Wirkungsgrad, also wie viel Windenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, wurde mit 53 Prozent berechnet – was nahe dem physikalischen Maximum von 59 Prozent ist.

Ein weiterer Vorteil der neuen Rotorblätter ist ihr Laminataufbau. Bei Starkwind verbiegen sie sich elastisch und drehen sich so aus dem Wind. Dadurch wird das Windrad automatisch langsamer und ist so vor Überlastung geschützt. Dadurch kann auf einen aufwändigen Bremsmechanismus und die benötige Steuertechnik verzichtet werden, was solche Leichtbau-Mini-Windräder günstiger macht.

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Tests mit Prototypen

Die BBF Gruppe, mit der der Rotor zusammen entwickelt wurde, wird 5 Prototypen der Kleinwindkraftanlage an verschiedenen Standorten aufstellen. Damit soll herausgefunden werden, wie sich Höhe und Ausrichtung der Mini-Windräder auf die Leistung auswirken.

Mit diesen Daten sollen die Rotoren weiter optimiert werden. Danach wollen die Forschenden die Rotorblätter aus einem Monomaterial bauen, statt aus einem Verbundwerksstoff. Das erleichtert den Fertigungsprozess, was potenziell Geld spart. Außerdem lässt sich Monomaterial leichter recyceln, weil nicht die einzelnen Materialen des Verbundwerkstoffs auseinandergedröselt werden müssen.