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Aktive Verfahren für weniger Lärm

Ein optimiertes Profil und Blattdesign, Flügelaufsätze und modifizierte Hinterkanten gehören zu den passiven Techniken für die Lärmminderung von WEA. Ihre Stärke ist, dass sie, um ihre Wirkung zu entfalten, keine zusätzliche Energie benötigen. Die Ergebnisse sind auch für die Entwicklung von leiseren Turbomaschinen und Kühlgebläsen relevant.

Wissenschaftler vom Institut für Aerodynamik und Gasdynamik der Universität Stuttgart erforschen in einem komplementären Projekt aktive Techniken zur Lärmsenkung. In den Forschungsprojekten ActiQuiet und ActiQuieter haben sie das aktive, flächige Absaugen der Grenzschicht am Rotorblatt untersucht. Dieses Absaugen erfolgt mittels einer oder mehrerer Absaugpumpen, die in den Rotor integriert sind. Die Stärke dieser Methode liegt darin, sich optimal an die jeweiligen Anströmbedingungen des Blatts anpassen zu können. Das Ziel ist, möglichst viel Lärm mit möglichst geringem Energiebedarf zu vermeiden, ohne die Leistungsfähigkeit der WEA zu beeinträchtigen. Im ersten Schritt wurde das Verfahren experimentell an einem Profil sowie numerisch durch CFD-Simulationsprogramme getestet. Das Ergebnis war eine Absaugkonfiguration, bei der Absaugstärke und Position des Luftauslasses optimiert sind.

Auf Basis dieser aussichtsreichen Ergebnisse ging es im zweiten Schritt darum, das Verfahren an die Bedingungen einer üblichen industriell gefertigten WEA anzupassen. Die Versuche verliefen vielversprechend. Das aktive Absaugen führt über einen weiten Bereich möglicher Einsatzbedingungen zu einer Lärmreduktion und verbesserten Aerodynamik. Bei einer berechneten Lärmreduktion von bis zu 5 dB fiel der Anstieg der Stromerzeugung der WEA höher aus als der hinzugekommene Energieaufwand für die Absaugpumpe. Erst wenn eine Lärmreduzierung größer als 5 dB beabsichtigt wird und die Pumpenleistung entsprechend hoch sein muss, kommt es zu einer negativen Gesamtenergiebilanz. Eine mögliche Gegenstrategie könnte in der Installation mehrerer kleiner statt einer großen Pumpe liegen. Das Ziel dieser Untersuchungen war, auf der Basis der wissenschaftlichen und industriellen Ergebnisse eine Entscheidung über eine prototypische Umsetzung treffen zu können.

Mit den aktiven und passiven Verfahren befinden sich Techniken in der Entwicklung, die dazu beitragen können, künftig die Lärmemissionen von WEA weiter senken zu können.

Projektinfo 08/2018:
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Projektleitung ActiQuiet und ActiQuieter
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Infotipps

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BINE-Projektinfo 16/2016

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