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Title:
ROTOR BLADE OF A WIND TURBINE AND METHOD FOR DESIGNING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/081510
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates in particular to a two-part or multi-part rotor blade and to an associated method. The rotor blade is divided in the longitudinal direction at a parting point into at least one rotor blade component close to the hub and one rotor blade component remote from the hub, wherein the rotor blade component close to the hub and the rotor blade component remote from the hub can be connected at the parting point for an operation of the wind turbine. A ratio of profile thickness to profile depth, termed relative thickness, lies within a range of 0.4 to 0.5 at the parting point. The invention consists in the fact that, in spite of the unexpectedly high relative thicknesses, an improved two-part or multi-part rotor blade is provided.

Inventors:
MESSING RALF (DE)
KIMILLI MUSTAFA ONUR (DE)
RUBNER FLORIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/079039
Publication Date:
May 02, 2019
Filing Date:
October 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
WOBBEN PROPERTIES GMBH (DE)
International Classes:
F03D1/06
Domestic Patent References:
WO2010048958A22010-05-06
Foreign References:
US20150064017A12015-03-05
EP2366891A12011-09-21
EP2391807A22011-12-07
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER PATENTANWÄLTE RECHTSANWÄLTE PARTGMBB et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Rotorblatt (108) einer Windenergieanlage (100), wobei

das Rotorblatt (108) in Längsrichtung an einer Trennstelle (109) in wenigstens eine nabennahe Rotorblattkomponente und eine nabenferne Rotorblattkomponente geteilt ist, wobei

die nabennahe und die nabenferne Rotorblattkomponente für einen Betrieb der Windenergieanlage (100) an der Trennstelle (109) verbind bar sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Verhältnis aus Profildicke zu Profiltiefe, genannt relative Dicke, an der Trennstelle (109) innerhalb eines Bereiches von 0,4 bis 0,5, insbesondere innerhalb eines Bereiches von 0,42 bis 0,46, liegt.

2. Rotorblatt (108) nach Anspruch 1 , wobei

eine Summe der Längen der an der Trennstelle (109) verbundenen nabennahen und nabenfernen Rotorblattkomponente eine Blattlänge des Rotorblattes (108) ergibt, wobei

die Trennstelle (109) sich in einem Bereich von 25% bis 38% der Blattlänge von der Nabe aus betrachtet, insbesondere in einem Bereich von 27% bis 33% der Blattlänge von der Nabe aus betrachtet, befindet.

3. Rotorblatt (108) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei

eine absolute Dicke des Rotorblattes (108) an der Trennstelle (109) mindestens 1 ,70 m beträgt.

4. Rotorblatt (108) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei

eine mittlere relative Dicke zwischen einer ersten Position der relativen Blattlänge und einer zweiten Position der relativen Blattlänge als ein Verhältnis des bestimmten Integrals der relativen Dicke von der ersten Position zu der zweiten Position zu einem Abstand zwischen erster Position und zweiter Position definiert ist, wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 30% der relativen Blattlänge wenigstens 0,460 beträgt und/oder

wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 50% der relativen Blattlänge wenigstens 0,390 beträgt und/oder

wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 70% der relativen Blattlänge wenigstens 0,33, vorzugsweise wenigstens 0,35, beträgt.

5. Rotorblatt (108) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei

eine Konstruktionsmaßzahl als bestimmtes Integral der relativen Dicke über einen Bereich der relativen Blattlänge definiert ist, wobei eine untere Grenze des Integrals auf eine Position von 20% der Blattlänge festgelegt ist und die Konstruktionsmaßzahl für beliebige Werte der oberen Grenze auswertbar ist, wobei

die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 45% der Blattlänge mindestens 0,1 beträgt und/oder

die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 80% der Blattlänge mindestens 0,2 beträgt.

6. Rotorblatt (108) nach Anspruch 5, wobei

die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 45% der Blattlänge höchstens 0, 12 beträgt und/oder

die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 80% der Blattlänge höchstens 0,24 beträgt.

7. Windenergieanlage (100) mit wenigstens einem Rotorblatt (108) nach einem der vorstehenden Ansprüche.

8. Windpark mit mehreren Windenergieanlagen (100) nach Anspruch 7.

9. Verfahren zur Auslegung eines Rotorblattes (108) einer Windenergieanlage (100), wobei das Rotorblatt (108) in Längsrichtung an einer Trennstelle (109) in wenigstens eine nabennahe Rotorblattkomponente und eine nabenferne Rotorblattkomponente geteilt ist, wobei

die nabennahe und die nabenferne Rotorblattkomponente für einen Betrieb der

Windenergieanlage (100) an der Trennstelle (109) verbind bar sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Verhältnis aus Profildicke zu Profiltiefe, genannt relative Dicke, an der Trennstelle (109) innerhalb eines Bereiches von 0,4 bis 0,5, insbesondere innerhalb eines Bereiches von 0,42 bis 0,46, festgelegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei

zur Auslegung des Rotorblattes (108) eine Abwägung zwischen strukturell nötiger höherer relativer Dicke an der Trennstelle (109) und aerodynamisch gewünschter gerin- gerer relativer Dicke an der Trennstelle (109) anhand einer mittleren relativen Dicke erfolgt, wobei

die mittlere relative Dicke zwischen einer ersten Position der relativen Blattlänge und einer zweiten Position der relativen Blattlänge als ein Verhältnis des bestimmten Integrals der relativen Dicke von der ersten Position zu der zweiten Position zu einem Abstand zwischen erster Position und zweiter Position definiert ist,

wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 30% der relativen Blattlänge wenigstens 0,460 beträgt und/oder

wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 50% der relativen Blattlänge wenigstens 0,390 beträgt und/oder

wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 70% der relativen Blattlänge wenigstens 0,33, vorzugsweise wenigstens 0,35, beträgt.

1 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei

zur Auslegung des Rotorblattes (108) eine Abwägung zwischen strukturell nötiger höherer relativer Dicke an der Trennstelle (109) und aerodynamisch gewünschter geringerer relativer Dicke an der Trennstelle (109) anhand einer Konstruktionsmaßzahl erfolgt, wobei die Konstruktionsmaßzahl als bestimmtes Integral der relativen Dicke über einen Bereich der relativen Blattlänge definiert ist, wobei eine untere Grenze des Integrals auf eine Position von 20% der Blattlänge festgelegt ist und die Konstruktionsmaßzahl für beliebige Werte der oberen Grenze auswertbar ist, wobei

die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 45% der Blattlänge mindestens 0,1 beträgt und/oder

die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 80% der Blattlänge mindestens 0,2 beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei

die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 45% der Blattlänge höchstens 0, 12 beträgt und/oder

die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 80% der Blattlänge höchstens 0,24 beträgt.

Description:
Rotorblatt einer Windenergieanlage und Verfahren zu dessen Auslegung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt einer Windenergieanlage sowie ein Verfahren zur Auslegung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein zweiteiliges bzw. mehrteiliges Rotorblatt sowie ein dazu zugehöriges Verfahren.

Rotorblätter für Windenergieanlagen sind bekannt. In der Vergangenheit wurden größtenteils einstückige, ungeteilte Rotorblätter eingesetzt, die im Rahmen der immer größer werdenden Ausmaße sukzessive an Grenzen, insbesondere betreffend den Transport, stoßen.

Aus diesem Grund wird damit begonnen, geteilte Rotorblätter zu fertigen, die einfacher zu transportieren als ungeteilte Blätter sind, und an der Baustelle durch einen Monteur montiert werden. Geteilte Rotorblätter bringen einige Herausforderungen bei der Auslegung und dem Entwurf der Rotorblätter mit sich, da unter anderem die Montierbarkeit auf der Baustelle aber auch die durch die Verbindungsstelle erhöhten Blattmassen und damit auf die Anlage zu erwartenden zusätzlichen Lasten gegenüber einem einteiligen Entwurf zu berücksichtigen sind. Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein geteiltes Rotorblatt bereitzustellen, das die Konsequenzen der bekannten Nachteile und Schwierigkeiten geteilter Rotorblätter nach Möglichkeit minimiert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rotorblatt einer Windenergieanlage gelöst, wobei das Rotorblatt in Längsrichtung an einer Trennstelle in wenigstens eine nabennahe Rotorblattkomponente und eine nabenferne Rotorblattkomponente geteilt ist, wobei die nabennahe und die nabenferne Rotorblattkomponente für einen Betrieb der Windenergieanlage an der Trennstelle verbindbar sind, wobei ein Verhältnis aus Profildicke zu Profiltiefe, genannt relative Dicke, an der Trennstelle innerhalb eines Bereiches von 0,4 bis 0,5 liegt.

Die relative Dicke innerhalb eines Bereiches von 0,4 bis 0,5 an der Trennstelle stellt einen unerwartet hohen Wert dar. Es ist gerade eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass trotz des hohen Wertes der relativen Dicke im Ergebnis ein vorteilhaftes Blatt zu erwarten ist. Aus aerodynamischer Sicht sind nämlich Profile mit hohen relativen Dicken unvorteilhaft, da diese zum einen schlechtere Gleitzahlen aufweisen als Profile mit niedrigerer relativer Dicke, zum anderen generell auch geringere Auftriebsbeiwerte aufweisen. Dieser aus aerodynamischer Sicht unvorteilhafte Effekt wird aber dadurch kompensiert, dass die Profile mit höheren, relativen Dicken strukturelle Vorteile mit sich bringen, die insbesondere eine leichtere Konstruktion des Rotorblattes ermöglichen. Durch den erfindungsgemäß gewählten Bereich von 0,4 bis 0,5 ist eine besonders vorteilhafte Kombination aus aerodynamisch wirksamem Blatt und vergleichsweise niedrigen Anlagenlasten für zweigeteilte Rotorblätter erreichbar.

Besonders vorzugsweise liegt die relative Dicke an der Trennstelle innerhalb eines Bereiches von 0,42 bis 0,46. Es hat sich herausgestellt, dass besonders innerhalb dieses Wertebereiches besonders effiziente zweigeteilte Rotorblätter realisierbar sind.

In einer Ausführungsform ergibt eine Summe der Längen der an der Trennstelle verbundenen nabennahen und nabenfernen Rotorblattkomponente eine Blattlänge des Rotorblattes, wobei die Trennstelle sich in einem Bereich von 25% bis 38% der Blattlänge von der Nabe aus betrachtet, insbesondere in einem Bereich von 27% bis 33% der Blattlänge von der Nabe aus betrachtet, befindet.

Die Trennstelle ist immer mit einem höheren lokalen Gewicht verbunden, als die umliegenden Stellen des Rotorblattes. Aus diesem Grund wäre es eigentlich wünschenswert, die Trennstelle so nahe wie möglich an die Rotornabe zu legen. Dadurch werden allerdings die Vorteile eines zweiteiligen bzw. mehrteiligen Rotorblattes ausgehebelt, nämlich insbesondere die Vorteile betreffend den Transport. Diese würden, im Idealfall bedeuten, die Trennstelle im Bereich von 50% der Blattlänge vorzusehen. Es hat sich herausge- stellt, dass es als Kompromiss zwischen der sich einstellenden Massenverteilung des Rotorblattes und der Ausschöpfung der Vorteile eines zweiteiligen bzw. mehrteiligen Rotorblattes besonders effektiv ist, die Trennstelle in dem engen Bereich zwischen 25% und 38% der Blattlänge, insbesondere zwischen 27% und 33% der Blattlänge vorzusehen. In einer Ausführungsform beträgt eine absolute Dicke des Rotorblattes an der Trennstelle mindestens 1 ,70 m.

Indem die absolute Dicke des Rotorblattes an der Trennstelle mindestens 1 ,70 m beträgt, ist es für einen Monteur möglich, zu der Trennstelle innerhalb des Rotorblattes zu gelangen und die beiden Rotorblattkomponenten an der Trennstelle miteinander zu verbinden. Die Anforderung an die absolute Dicke an der Trennstelle zusammen mit der Position der Trennstelle und der relativen Dicke an der Trennstelle führen zu einem Rotorblatt, das innerhalb der allgemein bekannten Transportbeschränkungen ausführbar ist. Insbesondere führt ein derartig ausgeführtes Rotorblatt nicht zu einer Profiltiefe, die Schwierigkeiten für den Transport mit sich bringt. In einer Ausführungsform ist eine mittlere relative Dicke zwischen einer ersten Position der relativen Blattlänge und einer zweiten Position der relativen Blattlänge als ein Verhältnis des bestimmten Integrals der relativen Dicke von der ersten Position zu der zweiten Position zu einem Abstand zwischen erster Position und zweiter Position definiert.

Vorzugsweise beträgt die mittlere relative Dicke von 20% bis 30% der relativen Blattlänge wenigstens 0,460.

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die mittlere relative Dicke von 20% bis 50% der relativen Blattlänge wenigstens 0,390.

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die mittlere relative Dicke von 20% bis 70% der relativen Blattlänge wenigstens 0,33, insbesondere wenigstens 0,35. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere der nabennahe Bereich von 0% bis 20% der Blattlänge im Wesentlichen unbeeinflusst von der Auslegung als zweiteiliges bzw. mehrteiliges Rotorblatt ausgelegt werden kann. Im Bereich ab 20%, insbesondere bis 30 bzw. 50 oder 70% der relativen Blattlänge ist allerdings eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass die mittlere relative Dicke einen deutlich höheren Wert annimmt, als dies bei bekannten Rotorblättern, insbesondere bei bekannten einteiligen Rotorblättern der Fall war. Anders ausgedrückt, die an der Trennstelle bereits übermäßig hohe relative Dicke im Bereich von 0,4 bis 0,5 zieht sich über einen weiteren Bereich des Rotorblattes hindurch, so dass auch über weitere Bereiche des Rotorblattes eine überdurchschnittlich hohe relative Dicke vorherrscht.

Es ist gerade eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass trotz des hohen Wertes der relativen Dicke im Ergebnis ein vorteilhaftes Blatt zu erwarten ist. Aus aerodynamischer Sicht sind nämlich Profile mit hohen relativen Dicken unvorteilhaft, da diese zum einen schlechtere Gleitzahlen aufweisen als Profile mit niedrigerer relativer Dicke, zum anderen generell auch geringere Auftriebsbeiwerte aufweisen. Dieser aus aerodynamischer Sicht unvorteilhafte Effekt wird aber dadurch kompensiert, dass die mit einer höheren relativen Dicke verbundenen aerodynamischen Nachteile bei zweigeteilten Rotorblättern durch die gleichzeitig erzielten strukturellen Vorteile aufgewogen werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Masse des Außenblattes durch die höhere relative Dicke niedrig gehalten werden kann.

In einer Ausführungsform ist eine Konstruktionsmaßzahl als bestimmtes Integral der relativen Dicke über einen Bereich der relativen Blattlänge definiert, wobei eine untere Grenze des Integrals auf eine Position von 20% der Blattlänge festgelegt ist und die Konstruktionsmaßzahl für beliebige Werte der oberen Grenze auswertbar ist. Vorzugsweise beträgt die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 45% der Blattlänge mindestens 0,1 .

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 80% der Blattlänge mindestens 0,2.

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 45% der Blattlänge höchstens 0, 12. Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 80% der Blattlänge höchstens 0,24.

Die derart definierte Konstruktionsmaßzahl hat sich als besonders geeignet herausgestellt, die hohen Masse des Innenblattes inklusive der Trennstelle über den weiteren Blattverlauf zu kompensieren, ohne die Anlagenlasten negativ zu beeinflussen. Wird bei der Auslegung des Rotorblattes die Konstruktionsmaßzahl innerhalb des bevorzugten Bereiches gehalten, wird demnach als Ergebnis ein besonders optimal ausgelegtes zweiteiliges bzw. mehrteiliges Rotorblatt erhalten.

Die Aufgabe wird ferner durch eine Windenergieanlage mit wenigstens einem erfin- dungsgemäßen Rotorblatt gelöst. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Rotorblätter wird auch die erfindungsgemäße Windenergieanlage verbessert. Insbesondere können die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rotorblätter auch analog auf die Windenergieanlage angewandt werden.

Die Aufgabe wird ferner durch einen Windpark mit mehreren erfindungsgemäßen Wind- energieanlagen gelöst. Die mehreren erfindungsgemäßen Windenergieanlagen unterstützen die Optimierung des Windparks. Insbesondere können die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rotorblätter und Windenergieanlagen auch analog auf den Windpark angewandt werden.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Auslegung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage gelöst. Das Rotorblatt ist in Längsrichtung an einer Trennstelle in wenigstens eine nabennahe Rotorblattkomponente und eine nabenferne Rotorblattkomponente geteilt, wobei die nabennahe und die nabenferne Rotorblattkomponente für einen Betrieb der Windenergieanlage an der Trennstelle verbindbar sind. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Festlegens eines Verhältnisses aus Profildicke zu Profiltiefe, genannt relative Dicke, an der Trennstelle innerhalb eines Bereiches von 0,4 bis 0,5, insbesondere innerhalb eines Bereiches von 0,42 bis 0,46.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die gleichen Vorteile zu erreichen, wie sie durch das erfindungsgemäße Rotorblatt erzielt werden. Insbesondere führt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem erfindungsgemäßen Rotorblatt. Auch die bevorzugten Ausgestaltungen der Ausführungsformen des Rotorblattes lassen sich in analoger Weise auf das Verfahren übertragen. In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt zur Auslegung des Rotorblattes eine Abwägung zwischen strukturell nötiger höherer relativer Dicke an der Trennstelle und aerodynamisch gewünschter geringerer relativer Dicke an der Trennstelle anhand einer mittleren relativen Dicke, wobei die mittlere relative Dicke zwischen einer ersten Position der relativen Blattlänge und einer zweiten Position der relativen Blattlänge als ein Verhältnis des bestimmten Integrals der relativen Dicke von der ersten Position zu der zweiten Position zu einem Abstand zwischen erster Position und zweiter Position definiert ist.

Vorzugsweise beträgt die mittlere relative Dicke von 20% bis 30% der relativen Blattlänge wenigstens 0,460. Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die mittlere relative Dicke von 20% bis 50% der relativen Blattlänge wenigstens 0,390.

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich wobei die mittlere relative Dicke von 20% bis 70% der relativen Blattlänge wenigstens 0,33, insbesondere wenigstens 0,35.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt zur Auslegung des Rotorblattes eine Abwägung zwischen strukturell nötiger höherer relativer Dicke an der Trennstelle und aerodynamisch gewünschter geringerer relativer Dicke an der Trennstelle anhand einer Konstruktionsmaßzahl, wobei die Konstruktionsmaßzahl als bestimmtes Integral der relativen Dicke über einen Bereich der relativen Blattlänge definiert ist, wobei eine untere Grenze des Integrals auf eine Position von 20% der Blattlänge festgelegt ist und die Konstruktionsmaßzahl für beliebige Werte der oberen Grenze auswertbar ist.

Vorzugsweise beträgt die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 45% der Blattlänge mindestens 0, 1.

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die Konstruktionsmaßzahl für eine obere Grenze von 80% der Blattlänge mindestens 0,2. Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 45% der Blattlänge höchstens 0, 12.

Vorzugsweise beträgt alternativ oder zusätzlich die Konstruktionsmaßzahl für die obere Grenze von 80% der Blattlänge höchstens 0,24. Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen werden im Folgenden mit Verweis auf die Ausführungsbeispiele der beigefügten Figuren genauer beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch und exemplarisch eine Windenergieanlage,

Fig. 2 schematisch und exemplarisch Verläufe relativer Blattdicken von Rotorblättern,

Fig. 3 schematisch und exemplarisch Verläufe einer Konstruktionsmaßzahl über die mit der maximalen Rotorblattlänge normierten Blattlänge von Rotorblättern und

Fig. 4 schematisch und exemplarisch Verläufe einer mittleren relativen Dicke über die mit der maximalen Rotorblattlänge normierten Blattlänge von Rotorblättern.

Figur 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 1 10 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. Der Spinner 1 10 umhüllt eine Rotornabe (nicht gezeigt) des Rotors 106.

Die Rotorblätter 108 sind jeweils zweigeteilt und weisen eine Trennstelle 109 auf, die eine nabennahe Rotorblattkomponente von einer nabenfernen Rotorblattkomponente trennt. In anderen Beispielen sind genauso mehr als zweigeteilte, beispielsweise dreigeteilte oder viergeteilte Rotorblätter 108 vorstellbar, die mehr als eine Trennstelle aufweisen.

Geteilte Rotorblätter 108 sind einfacher zu transportieren als ungeteilte Rotorblätter 108 und bieten ferner auch Vorteile in der Produktion, beispielsweise durch den Einsatz der Wickeltechnik. Ein bekannter Nachteil geteilter Rotorblätter 108 ist allerdings die in der Regel höhere Blattmasse als die ungeteilter Rotorblätter 108 ähnlicher Ausmaße. Die gezeigten zweigeteilten Rotorblätter 108 führen demnach in der Regel zu höheren Lasten der Windenergieanlage 100.

Zur Montage wird beispielsweise die nabennahe Rotorblattkomponente und die nabenferne Rotorblattkomponente an der Trennstelle 109 auf der Baustelle blattinnenseitig verschraubt. Damit dies durch einen Monteur gewährleistet werden kann, ist die Dicke des Rotorblattes 108 an der Trennstelle 109 beispielsweise mindestens 1 ,70 m. Bei kleineren Dicken an der Trennstelle 109 sind entsprechend andere Verbindungskonzepte vorzusehen.

Zur optimalen Verteilung der Lasten würde die Trennstelle 109 ein zylindrisches Profil- mit relativer Dicke im Bereich 1 aufweisen. Da die Trennstelle 109 allerdings in einem Bereich des Rotorblattes 108 liegt, insbesondere in einem Bereich von 25 bis 38% der Blattlänge, an dem bereits deutliche Auswirkungen auf den Ertrag spürbar sind, ist eine Profilierung vorzunehmen. Aus aerodynamischen Gründen soll demnach die relative Dicke der Profilierung an der Trennstelle 109, das heißt das Verhältnis aus Blattdicke zu Blatttiefe an der Trennstelle 109, möglichst gering ausfallen. Eine geringe relative Dicke im Bereich der Trennstelle 109 würde allerdings, was direkt aus der Definition der relativen Blattdicke folgt, zu hohen Blatttiefen an der Trennstelle 109 führen, was im Gegenzug unvorteilhaft sowohl auf Anlagenlasten als auch auf den Transport der Rotorblätter 108 einwirkt.

Erfindungsgemäß hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, die Trennstelle auf eine relative Dicke im Bereich von 0,4 bis 0,5, insbesondere von 0,42 bis 0,46 festzulegen. Dies ermöglicht ein Rotorblatt zu erhalten, das sowohl die zu erwartenden Lasten, die aerodynamische Wirksamkeit aber auch die Masse des Rotorblattes 108 als Ganzes angemessen berücksichtigt.

Im Vergleich zu einteiligen Rotorblättern ergeben sich dadurch, insbesondere bedingt durch die Trennstelle 109, hohe relative Dicken im nabennahen Bereich des Rotorblattes 108.

Fig. 2 zeigt schematisch und exemplarisch einen Verlauf 210 der relativen Blattdicke eines zweigeteilten erfindungsgemäßen Rotorblattes 108. Zum Vergleich ist in der gleichen Figur ein Verlauf 220 der relativen Blattdicke eines bekannten einteiligen Rotorblat- tes als Linie dargestellt. Es kann gesehen werden, dass über einen weiten Verlauf der Rotorblattlänge der relative Dickenverlauf 210 über dem relativen Dickenverlauf 220 liegt. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße zweigeteilte Rotorblatt 108 über einen weiten Verlauf eine höhere relative Dicke als bekannte Rotorblätter aufweist, um die Masse des Außenblattes niedrig zu halten und dadurch die hohe Masse des Innenblattes inklusive der Trennstelle 109 nach Möglichkeit zu kompensieren und die Gesamtmasse des Rotorblattes 108 im Hinblick auf die Anlagenlasten möglichst gering zu halten. Ein Bereich der Trennstelle 109 ist mit einem Pfeil 230 angedeutet. In dem Bereich der Rotornabe, der mit einem Pfeil 240 gekennzeichnet ist, weist der bekannte Dickenverlauf 220 ein kreiszylindrisches Profil auf, was an der relativen Dicke von 1 erkennbar ist. Es sind ebenfalls weitere Profilverläufe 220 bekannt, die nicht im Nabenbereich 240 eine Kreiszylinderform zeigen. Im Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Rotorblatt 108 weisen jedoch sämtliche der bekannten Rotorblätter bzw. deren Dickenverläufe 220 im Bereich der Trennstelle 230, das heißt besonders zwischen 25% und 38% der Rotorblattlänge, relative Dicken auf, die deutlich unterhalb des Dickenverlaufs 210 liegen.

In Fig. 2 sowie den weiteren Figuren 3 und 4 ist auf der horizontalen Achse der normierte Rotorblattradius aufgetragen, das heißt eine Position in Längsrichtung des Rotorblattes ausgehend von der Nabe, die mit der Länge des Rotorblattes normiert wurde.

Erfindungsgemäß wird somit die Aufgabe gelöst, die aerodynamisch bedenklichen Profile mit hohen relativen Dicken gegenüber den strukturell vorteilhaften Dickenprofilen abzuwiegen. Dies gestaltet sich durch die Trennstelle 109 insbesondere bei zweigeteilten oder mehrgeteilten Rotorblättern 108 als besonders schwierig. Zur Lösung schlägt die Erfindung eine Maßzahl F vor, die im Wesentlichen einem Integral der relativen Dicke entspricht: x2

Γ d

F = I — dx

J t γ

Hierbei ist d die Dicke des Rotorblattes 108 an einer relativen Position x =— und t die

R

lokale Profiltiefe an der Stelle x .

Der Verlauf der Maßzahl F ist schematisch für mehrere verschiedene Rotorblätter in Fig. 3 gezeigt. Als untere Integralgrenze x 1 hat sich hierbei der Wert 0,2 als besonders vorteilhaft gezeigt. Ein Verlauf 310 der Maßzahl F entspricht hierbei dem für ein erfindungsgemäßes Rotorblatt 108 berechneten Verlauf, während ein Verlauf 320 einem Vergleichsverlauf eines bekannten einteiligen Rotorblattes entspricht. Es kann gesehen werden, dass die Maßzahl F für das erfindungsgemäße Rotorblatt 108 einen höheren Wert annimmt, als dies für die bekannten einteiligen Rotorblätter der Fall ist. Es sollte beachtet werden, dann zur Berechnung der Maßzahl ausschließlich relative Größen, die nicht mit Einheiten behaftet sind, herangezogen werden. Natürlich können auch andere Maßzahlen, die dem charakteristischen Verlauf der erfindungsgemäßen Rotorblätter 108 Rechnung tragen, alternativ eingesetzt werden.

Ein weiteres Beispiel zeigt Fig . 4, in der die mittlere relative Dicke für verschiedene Rotorblätter über die relative Blattposition aufgetragen ist. Hierbei entspricht ebenfalls ein Verlauf 410 einem exemplarischen Verlauf der mittleren relativen Dicke eines erfindungsgemäßen Rotorblattes 108, wobei ein Verlauf 420 exemplarisch für ein bekanntes, einteiliges Rotorblatt steht. Die mittlere relative Dicke des erfindungsgemäßen Rotorblattes liegt über den gesamten aufgetragenen Bereich deutlich oberhalb des Verlaufes 420 der bekannten Rotorblätter. Anders ausgedrückt, in dem Mittelbereich des Blattes zwischen 0,2 und 0,8 der relativen Blattlänge ist der Verlauf 410 immer höher als der Verlauf 420 der bekannten einteiligen Rotorblattentwürfe.

In diesem Beispiel ist die mittlere relative Blattdicke für den Bereich ab 0,2 des relativen Blattradius bestimmt. Das heißt, dass der Bereich von 0,2 bis zu dem auf der Horizontalen aufgetragenen Wert bestimmt wird . Zur Berechnung kann beispielsweise die Maßzahl F mit der unteren Grenze x l = 0,2 gebildet werden und das Ergebnis durch den Abstand des untersuchten Wertes von 0,2 geteilt werden. Natürlich können auch andere Bereiche für die Beurteilung der mittleren relativen Dicke herangezogen werden, die nicht notwendigerweise bei 0,2 beginnen. Beispielsweise kann also auch ein Bereich von 0, 1 oder auch von 0,3 des relativen Blattradius untersucht werden.




 
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