Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstel lung eines Rotorblatts für eine Windenergieanlage sowie eine Windenergieanlage. Bei Rotorblättern für Windenergieanlagen nimmt die Dicke der Rotorblattschalen üblicher weise zur Blattspitze hin ab. Bei Rotorblattschalen, die durch ein Laminat aus mehreren La minatlagen gebildet werden, wird dies durch eine Reduktion der Laminatlagen zur Blattspitze hin erreicht, was wegen der endlichen Dicke der Laminatlagen jedoch zu Sprüngen in der Steifigkeit und in der neutralen Faser des Rotorblatts führt. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rotorblatt mit verbesserten Eigenschaften, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotorblatts sowie eine entsprechende Windenergieanlage anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Rotorblatt, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts und eine Windenergieanlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Blattwurzel, eine Blattspitze und mindestens eine Rotorblattschale auf, welche sich in einer Längsrichtung von der Blattwurzel zur Blattspitze erstreckt und einen inneren Schalen bereich und einen äußeren Schalenbereich aufweist, wobei der innere Schalenbereich einen ersten Faserverbund mit mindestens zwei ersten Faserlagen und der äußere Schalenbereich einen zweiten Faserverbund mit mindestens zwei zweiten Faserlagen aufweist und sich die ersten und zweiten Faserlagen im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken. Das Rotorblatt zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass mindestens eine erste Faserlage des ersten Faserverbunds an oder im Bereich mindestens einer auf die Längsrichtung bezogenen End position endet, wohingegen sich gegebenenfalls übrige erste Faserlagen des ersten Faser- Verbunds über die Endposition hinaus erstrecken, und mindestens eine zweite Faserlage des zweiten Faserverbunds an oder im Bereich derselben - oder im Wesentlichen derselben - auf die Längsrichtung bezogenen Endposition endet, wohingegen sich gegebenenfalls übrige zweite Faserlagen des zweiten Faserverbunds über die Endposition hinaus erstrecken. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts für eine Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt eine Blattwurzel, eine Blattspitze und mindes tens eine Rotorblattschale aufweist, die sich in einer Längsrichtung von der Blattwurzel zur Blattspitze erstreckt und einen inneren Schalenbereich und einen äußeren Schalenbereich aufweist, wobei der innere Schalenbereich einen ersten Faserverbund und der äußere Scha lenbereich einen zweiten Faserverbund aufweist, und wobei sich das Verfahren insbesonde re durch folgende Schritte auszeichnet: Herstellen des ersten Faserverbunds aus mindes tens zwei ersten Faserlagen, welche sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken, wo bei mindestens eine erste Faserlage des ersten Faserverbunds an oder im Bereich mindes tens einer auf die Längsrichtung bezogenen Endposition endet, wohingegen sich gegebe nenfalls übrige erste Faserlagen des ersten Faserverbunds über die Endposition hinaus er strecken, und Herstellen des zweiten Faserverbunds aus mindestens zwei zweiten Faserla gen, welche sich im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken, wobei mindestens eine zwei te Faserlage des zweiten Faserverbunds an oder im Bereich derselben - oder im Wesentli chen derselben - auf die Längsrichtung bezogenen Endposition endet, wohingegen sich gegebenenfalls übrige zweite Faserlagen des zweiten Faserverbunds über die Endposition hinaus erstrecken.

Eine Windenergieanlage gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist mindestens ein Rotorblatt gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mindestens ein mit einem Ver fahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung erhaltenes Rotorblatt auf.

Bevorzugte Aspekte der Erfindung basieren auf dem Ansatz, dass einzelne oder mehrere Laminatlagen eines im Bereich der Innenseite der Rotorblattschale befindlichen Laminats, eines sog. Innenlaminats, und eines im Bereich der Außenseite der Rotorblattschale befindli chen Laminats, eines sog. Außenlaminats, jeweils an oder im Bereich derselben Längsposi tion und/oder derselben relativen Blattlänge der Rotorblattschale bzw. des Rotorblatts enden. Beispielsweise endet eine Laminatlage des Innenlaminats an oder im Bereich derselben Längsposition bzw. relativen Blattlänge wie eine Laminatlage des Außenlaminats, während sich alle übrigen Laminatlagen des Innen- und Außenlaminats über diese Längsposition hin aus erstrecken. Eine oder mehrere der übrigen Laminatlagen des Innen- und Außenlaminats enden gegebenenfalls erst an einer weiteren gemeinsamen Längsposition bzw. bei einer weiteren, insbesondere größeren, relativen Blattlänge. Entsprechendes gilt für zwei oder mehrere Laminatlagen des Innen- und Außenlaminats. Dadurch lässt sich der Versatz in der neutralen Faser der Rotorblattschale bzw. des Rotor blatts reduzieren bzw. minimieren. Durch einen ggf. weiterhin vorhandenen, reduzierten Ver satz kann es zu einer induzierten Biegebelastung kommen, die bei einer Zugbelastung der Schale zu einer zusätzlichen Druckspannung auf der Außenseite und einer Zugspannung auf der Innenseite führt. Da die Außenseite aufgrund der Biegung des Rotorblattes generell hö heren Spannungen ausgesetzt ist, ist die induzierte Druckspannung zusätzlich vorteilhaft für die Konstruktion.

Die genannten Vorteile kommen insbesondere bei Übergängen von jeweils nur einer Faser lage im Innen- und Außenlaminat auf keine Faserlage und umgekehrt zum Tragen. Dies gilt besonders dann, wenn es sich bei den Faserlagen um unidirektionale Schichten (sog. UD- Schichten oder UD-Lagen) handelt, in welchen alle Fasern in eine einzige Richtung orientiert sind und vorzugsweise im Wesentlichen parallel verlaufen und/oder homogen verteilt sind und/oder wenn ein Übergang von einer UD-Lage (steif) auf eine mehrachsige Lage (weich), etwa auf eine sog. BIAX-Lage, erfolgt. Je steifer und dicker die endende Lage, desto größer der Versatz der neutralen Faser. Ferner lässt sich durch die Erfindung der Materialeinsatz reduzieren.

Insgesamt werden durch die Erfindung ein Rotorblatt mit verbesserten Eigenschaften, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotorblatts sowie eine entsprechende Windener gieanlage bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Anzahl der jeweils an oder im Bereich derselben Endposition endenden ersten Faserlagen und zweiten Faserlagen identisch. Im einfachsten Fall enden an einer gemeinsamen, auf die Längsrichtung bezogenen, Endposition eine erste Faserlage des ers ten Faserverbunds des inneren Schalenbereichs und eine zweite Faserlage des zweiten Faserverbunds des äußeren Schalenbereichs. Ein etwaiger Sprung in der Steifigkeit und/oder neutralen Faser im inneren und äußeren Schalenbereich kann dadurch besonders klein gehalten werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, mehr als jeweils nur eine Fa serlage, z.B. jeweils zwei, drei oder mehrere erste und zweite Faserlagen, an oder im Be reich einer gemeinsamen Endposition enden zu lassen.

Es ist ferner bevorzugt, dass sich die übrigen ersten Faserlagen des ersten Faserverbunds und die übrigen zweiten Faserlagen des zweiten Faserverbunds jeweils über die Endposition hinaus in Richtung Blattspitze erstrecken. Bei dieser Ausführung lässt sich die Wanddicke der Rotorblattschale zur Blattspitze hin reduzieren, wobei gleichzeitig Sprünge in der Steifig keit und/oder in der neutralen Faser verringert werden können.

Vorzugsweise sind zwei oder mehrere unterschiedliche Endpositionen vorgesehen, an wel chen jeweils mindestens eine erste Faserlage des ersten Faserverbunds und jeweils mindes tens eine zweite Faserlage des zweiten Faserverbunds endet, wobei sich die jeweils übrigen ersten Faserlagen des ersten Faserverbunds und die jeweils übrigen zweiten Faserlagen des zweiten Faserverbunds über die jeweilige Endposition hinaus in Richtung Blattspitze erstrecken, so dass die Anzahl von ersten und zweiten Faserlagen im ersten bzw. zweiten Faserverbund und/oder die Dicke des ersten bzw. zweiten Faserverbunds und/oder die Di cke der Rotorblattschale in Längsrichtung zur Blattspitze hin schrittweise abnimmt. Bei spielsweise können vier bis acht, insbesondere fünf bis sieben, insbesondere sechs, ge meinsame Endpositionen vorgesehen sein, an welchen jeweils mindestens eine erste und mindestens eine zweite Faserlage endet. Vorzugsweise ist die Anzahl der an oder im Be reich jeweils einer gemeinsamen Endposition endenden ersten und zweiten Faserlagen gleich. Auf diese Weise lässt sich die Wanddicke der Rotorblattschale zur Blattspitze hin schrittweise reduzieren, wobei etwaige Sprünge in der Steifigkeit und/oder in der neutralen Faser besonders gering gehalten werden können.

Es ist ferner bevorzugt, dass zwischen dem äußeren Schalenbereich und dem inneren Scha lenbereich ein Kernmaterial, insbesondere mindestens eine Lage aus einem Kernmaterial, vorgesehen ist. Bei dem Kernmaterial kann es sich beispielsweise um eine Schicht bzw. Schichten aus Schaum und/oder Balsaholz handeln. Die zwischen den Faserverbunden des äußeren und inneren Schalenbereichs eingelegte(n) Schaum- und/oder Balsaholzlage(n) bilden zusammen mit den Faserverbunden eine Sandwichstruktur. Grundsätzlich sind auch andere Kernmaterialien denkbar als die vorstehend angegebenen.

Vorzugsweise endet der Faserverbund des inneren Schalenbereichs und/oder äußeren Schalenbereichs an mindestens einem Ende jeweils mit derjenigen ersten Faserlage bzw. mit derjenigen zweiten Faserlage, welche einer neutralen Faser der Rotorblattschale am nächsten liegt. Mit anderen Worten ist die jeweils endende Lage des inneren bzw. äußeren Schalenlaminats vorteilhafterweise der neutralen Faser der Rotorblattschale zugewandt bzw. endet das innere bzw. äußere Schalenlaminat vorzugsweise immer mit der jeweils inneren Lage. Dadurch wird ein freies Ende an der Oberfläche vermieden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel eines Rotorblatts in einer Seitenansicht;

Fig. 2 ein Beispiel eines Querschnitts durch ein Rotorblatt quer zur Längsrichtung;

Fig. 3 ein Beispiel eines Querschnitts durch einen Abschnitt einer Rotorblattschale in

Längsrichtung; und

Fig. 4 ein Beispiel eines Querschnitts durch eine Rotorblattschale über die Blattlänge.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Beispiels eines Rotorblatts 1 , welches sich in einer Längsrichtung L von einer Blattwurzel 2, an der das Rotorblatt 1 mit der Nabe (nicht darge stellt) einer Windenergieanlage verbunden wird, zu einer Blattspitze 3 erstreckt.

Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Querschnitts A-A durch das in Figur 1 gezeigte Rotorblatt 1 senkrecht zur Längsrichtung L. Das Rotorblatt 1 weist vorzugsweise eine im Bereich der sog. Druckseite DS des Rotorblatts 1 befindliche erste Rotorblattschale 4 und eine im Be reich der sog. Saugseite SS des Rotorblatts 1 befindliche zweite Rotorblattschale 5 auf.

Die beiden Rotorblattschalen 4, 5 sind jeweils im Bereich der sog. Nase 6 und der sog. Hin terkante 7 des Rotorblatts 1 miteinander verbunden, beispielsweise verklebt. Ferner können ein oder mehrere Holme oder Stege 8 vorgesehen sein, welche mit den beiden Rotorblatt schalen 4, 5, insbesondere über jeweils einen saug- und druckseitigen Rotorblattgurt, ver klebt sind.

Die Rotorblattschalen 4, 5 weisen jeweils einen inneren Schalenbereich 9 und einen äußeren Schalenbereich 10 auf, wobei der innere Schalenbereich 9 durch einen ersten Faserverbund aus ersten Faserlagen und der äußere Schalenbereich 10 durch einen zweiten Faserver bund aus zweiten Faserlagen gebildet wird. Dies wird nachfolgend anhand von Figur 3 weiter veranschaulicht.

Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Querschnitts B-B durch einen in der Nähe der Blattspitze 3 des Rotorblatts 1 (siehe Figur 1 ) befindlichen Abschnitt einer Rotorblattschale 4, 5 in Längs richtung L.

Die Rotorblattschale 4, 5 weist im gezeigten Abschnitt einen inneren Schalenbereich 9 auf, der durch einen ersten Faserverbund gebildet wird, welcher in einem linken Teil des Ab schnitts zwei erste Faserlagen 11 , 12 und in einem rechten Teil des Abschnitts nur noch eine erste Faserlage 12 aufweist. Ferner weist die Rotorblattschale 4, 5 im gezeigten Abschnitt einen äußeren Schalenbereich 10 auf, der durch einen zweiten Faserverbund gebildet wird, welcher im linken Teil des Abschnitts zwei zweite Faserlagen 13, 14 und im rechten Teil des Abschnitts nur noch eine zweite Faserlage 14 aufweist. Die ersten und zweiten Faserla gen 11 bis 14 erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen in Längsrichtung L des Rotor- blatts.

In den dargestellten Abschnitt der Rotorblattschale 4, 5 ist ferner die neutrale Faser N (strichpunktiert) eingezeichnet. Bei der neutralen Faser N, die auch als„neutrale Achse“ oder „Nulllinie“ bezeichnet wird, ist diejenige Linie, Ebene oder (Teil-)Schicht im Querschnitt der Rotorblattschale 4, 5 zu verstehen, deren Länge sich etwa bei Verdrehen und/oder Biegen der Rotorblattschale 4, 5 nicht ändert. Im Bereich der neutralen Faser N verursacht eine Be anspruchung keine Zug- oder Druckspannung. Mit dem Abstand von der neutralen Faser N in senkrechter Richtung nimmt die Zug- bzw. Druckspannung, etwa bei einer Zugbelastung der Rotorblattschale im Betrieb des Rotorblatts, dagegen zu und ist in der Regel an der Oberfläche des inneren und äußeren Schalenbereichs 9 bzw. 10 maximal. Im dargestellten Beispiel endet eine erste Faserlage 1 1 des ersten Faserverbunds des inne ren Schalenbereichs 9 in einem Bereich DE um eine auf die Längsrichtung L bezogene End position E, wohingegen sich die übrige erste Faserlage 12 des ersten Faserverbunds über die Endposition E hinaus weiter in Längsrichtung L erstreckt. Ferner endet eine zweite Faserlage 13 des zweiten Faserverbunds des äußeren Schalenbe reichs 10 im Bereich DE um dieselbe Endposition E, wohingegen sich die übrige zweite Fa serlage 14 des zweiten Faserverbunds über die Endposition E hinaus weiter in Längsrich tung L erstreckt. Auf diese Weise kann einerseits die Wanddicke der Rotorblattschale 4, 5, insbesondere die Summe der jeweiligen Dicken der einzelnen Schichten des inneren Schalenbereichs 9 und des äußeren Schalenbereichs 10, reduziert und andererseits ein mit der Dickenreduktion einhergehender möglicher Steifigkeitssprung und/oder Versatz V der neutralen Faser N im Bereich DE um die Endposition E gering gehalten werden. So wäre etwa der Versatz V der neutralen Faser N größer, wenn im vorliegenden Beispiel eine Dickenreduktion um nur eine Faserlage nur im Inneren der beiden Schalenbereiche 9 vorgenommen worden wäre.

Ferner wäre der Versatz V der neutralen Faser N zwar ähnlich groß, wenn im vorliegenden Beispiel eine Dickenreduktion um eine Faserlage nur im Äußeren der beiden Schalenberei- che 10 vorgenommen worden wäre. Allerdings würde eine induzierte Biegebelastung entste hen, die bei einer Zugbelastung der Schale zu einer zusätzlichen Zugspannung auf der Au ßenseite und einer Druckspannung auf der Innenseite führt. Da die Außenseite aufgrund der Biegung des Rotorblattes generell höheren Spannungen ausgesetzt ist, ist die induzierte Druckspannung zusätzlich nachteilhaft für die Konstruktion. Indem auf diese Weise ein Versatz V in der neutralen Faser N der Rotorblattschale 4, 5 ge ring gehalten wird, erzeugen die bei einer Biegung des Rotorblatts auf die Rotorblattschale 4, 5 wirkenden Zugkräfte im Bereich der Stelle(n), an welcher bzw. welchen die Wanddicke der Rotorblattschale auf diese Weise reduziert worden ist, geringere Biegemomente, so dass daraus resultierende Druckspannungen auf der Außenseite der Rotorblattschale und/oder Zugspannungen auf der Innenseite der Rotorblattschale gering gehalten werden können.

Grundsätzlich ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste(n) Faserlage(n) 1 1 und die zwei te^) Faserlage(n) 13 möglichst genau oder zumindest im Wesentlichen an derselben End position E enden. Die Vorteile der Erfindung kommen aber bereits zum Tragen, wenn die erste(n) Faserlage(n) 11 und die zweite(n) Faserlage(n) 13 innerhalb eines endlichen Be- reichs DE um dieselbe Endposition E herum enden. Die Breite des Bereichs DE um die End position E liegt vorzugsweise in der Größenordnung der Dicke D1 der endenden ersten Fa- serlage(n) 11 und/oder der Dicke D2 der endenden zweiten Faserlage(n) 13. Beispielsweise beträgt die Breite des Bereichs DE hierbei k ^c D1 oder k ^c D2, wobei k zwischen 0,5 und 50, insbesondere zwischen 1 und 20 liegt.

Figur 4 zeigt ein Beispiel eines Querschnitts durch eine Rotorblattschale 4, 5 über die ge samte Blattlänge in Längsrichtung L. In diesem Beispiel wurde die Wanddicke der Rotor blattschale 4, 5 an insgesamt sechs Endpositionen E1 bis E6 analog zu dem vorstehend im Zusammenhang mit Figur 3 erläuterten Beispiel reduziert, beispielsweise indem an der ers- ten Endposition E1 jeweils eine erste Faserlage eines, z.B. insgesamt sieben erste Faserla gen aufweisenden, ersten Faserverbunds am inneren Schalenbereich 9 und eine zweite Fa serlage eines, z.B. insgesamt sieben zweite Faserlagen aufweisenden, zweiten Faserver bunds am äußeren Schalenbereich 10 endet, wohingegen sich die jeweils übrigen sechs ersten bzw. zweiten Faserlagen über die erste Endposition E1 hinaus weiter in Längsrich- tung L erstrecken.

Entsprechend kann die Wanddicke der Rotorblattschale 4, 5 an den weiteren Endpositionen E2 bis E6 um jeweils eine erste und eine zweite Faserlage reduziert werden, so dass im Be reich der Blattspitze nur noch eine erste und eine zweite Faserlage vorhanden sind.

Selbstverständlich kann aber auch eine größere und/oder kleinere Gesamtzahl von ersten und/oder zweiten Faserlagen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl der ersten und zweiten Faserlagen, die jeweils an einem der Endpunkte E1 bis E6 enden, auch größer sein als 1.

Der Bereich zwischen äußerem und innerem Schalenlaminat 9 bzw. 10 wird vorzugsweise durch eine Lage Kernmaterial gebildet. Das Ende der Lage des inneren bzw. äußeren Schalenlaminats 9 bzw. 10 liegt besonders vorteilhaft der neutralen Faser N zugewandt. Mit anderen Worten endet das innere bzw. äu ßere Schalenlaminat 9 bzw. 10 vorzugsweise immer mit der jeweils inneren Lage. Dadurch wird ein freies Ende an der Oberfläche vermieden.