Blattspitzengeschwindigkeit

Die Blattspitzengeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit der Blattspitze auf ihrem Weg um die Nabe.

Die E-112 kann an seiner Blattspitze eine Geschwindigkeit von 270 km/h erreichen.

Dabei übersteigt die Biegebelastung des Blattes sein Gewicht von 20 Tonnen um ein Vielfaches. (Quelle: Windblatt 02/2006)

Die Blattspitzengeschwindigkeit einer Windkraftanlage ist ein wichtiger Faktor, der von der Rotordrehzahl und der Länge der Rotorblätter abhängt. Die Formel zur Berechnung der Blattspitzengeschwindigkeit v ist:

v=ω×r

wo ω die Winkelgeschwindigkeit in Radiant pro Sekunde und r der Radius des Rotors, also die Länge eines Rotorblatts vom Mittelpunkt bis zur Spitze, ist. Die Winkelgeschwindigkeit lässt sich aus der Drehzahl d (in Umdrehungen pro Minute) berechnen durch:

ω=2 π d/60 (π = pi)

Somit kann die Blattspitzengeschwindigkeit auch ausgedrückt werden als:

v=2 π d r/60

wobei d in Umdrehungen pro Minute und r in Metern anzugeben sind.

Beispielrechnung:

Angenommen, eine Windkraftanlage hat Rotorblätter, die jeweils 40 Meter lang sind, und die Rotorwelle dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 15 U/min. Die Blattspitzengeschwindigkeit würde sich dann wie folgt berechnen:

1. Umwandlung der Drehzahl in Winkelgeschwindigkeit: ω=2π×15/60=30π/60=0,5π Radiant pro Sekunde

2. Berechnung der Blattspitzengeschwindigkeit: v=0,5π×40=20π Meter pro Sekunde ≈ 62,8 Meter pro Sekunde

Die Blattspitzengeschwindigkeit beträgt also etwa 62,8 Meter pro Sekunde (226 km/h). Dieser Wert ist wichtig, da er Auswirkungen auf die Geräuschentwicklung, die Effizienz der Energieumwandlung und die Belastungen hat, die auf die Blätter während des Betriebs einwirken.

Im Extremfall (30 U/min) und Blattlängen von 100 Metern (Siemens Gamesa’s SG 14-222 DD verfügt über Rotorblätter, die bis zu 108 Meter lang sind. ) kommen wir also auf Blattgeschwindigkeiten von 314 Meter/s ( 1.100 km/h). Das ist nahe der Schallgeschwindigkeit (331 bis 343 m/s) und damit eindeutig zu schnell und gefährlich für die ganze Anlage.