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Warum nur drei Rotorblätter?

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Warum haben Windkraftlanlagen nicht vier oder mehr Rotorblätter? (Foto: FabVietnam_Photography)
Sie drehen sich für die Versorgung mit Ökostrom – möglichst effektiv sollen die Windkraftanlagen dem Wind Energie abzapfen. Warum aber besitzen sie dazu nicht mehr als die üblichen drei Rotorblätter? Wäre die Ausbeute mit mehr Einheiten nicht größer? Das hat uns Günter V. gefragt, vielen Dank dafür.

Warum die Windräder der modernen Windkraftanlagen mit drei Rotorblättern ausgestattet sind, erklärt Stefan Grothe vom Bundesverband WindEnergie e.V. in Berlin: „Das hat prinzipiell zwei Gründe, sagt der Experte. „Der eine betrifft die Wirtschaftlichkeit der Anlagen und der andere die Materialbelastungen. Drei Rotorblätter führen bei beiden Aspekten zum besten Gesamtergebnis“, so Grothe.

Ein viertes Rotorblatt wäre unwirtschaftlich

Wie er erklärt, würde zwar ein zusätzliches Rotorblatt die Energieausbeute durchaus noch erhöhen. Der Zugewinn würde sich aber wegen der Kosten für das zusätzliche Rotorblatt unterm Strich nicht lohnen: „Maximal könnte man knapp 60 Prozent der Energie in mechanische Energie und damit in Strom verwandeln“, sagt Grothe. „Mit zusätzlichen Rotorblättern nähert man sich diesem Idealwert zwar an, aber das lohnt sich nur bis zur Anzahl drei. Der Zugewinn an Energieausbeute durch ein viertes Blatt würde die Kosten für dieses Element nicht aufwiegen. Dabei muss man sich vor Augen halten, dass ein Rotorblatt typischer Windkraftanlagen einen Wert von rund 200.000 Euro hat“, erklärt Grothe.

Ein Trio läuft runder

Der zweite Grund für die Zahl drei bei den Rotorblättern ist Grothe zufolge die geringere Belastung des Materials. „Dabei spielt vor allem das Unwuchtverhalten eine wichtige Rolle“. Bei einer Anlage mit vier Rotorblättern würde immer wieder eines der Blätter vor den Turm gedreht, währen sich das andere im vollen Wind in der Position „12 Uhr“ befindet, veranschaulicht er. Dadurch würde eine ungleichmäßige Belastung des Rotors entstehen, die zu einer Unwucht währen des Betriebes führen würde. Ein Set aus der ungeraden Anzahl von drei Rotorblättern läuft im Vergleich dazu viele runder, wodurch die Anlage weniger belastet wird.

Außerdem wären Grothe zufolge zusätzliche Rotorblätter allein durch ihr Gewicht schon eine enorme baustatische Herausforderung für die teilweise gigantischen Anlagen. „Ein weiteres 70 Meter langes Rotorblatt würde mit seiner enormen Masse eine komplette Anpassung der gesamten Statik einer Windkraftanlage erfordern“, sagt Grothe. „Durch die Kombination wirtschaftlicher und technischer Aspekte haben sich deshalb letztlich Rotoren mit drei Blättern als optimal zur Nutzung der Windenergie herauskristallisiert“, so sein Fazit.

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© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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