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.

Zusammenfassung

Die Blattspitzengeschwindigkeit bezieht sich auf die maximale Geschwindigkeit, mit der sich die Spitze eines Windkraftanlagenblattes bewegt. Eine zu hohe Blattspitzengeschwindigkeit kann zu Materialermüdung führen und die Effizienz der Anlage verringern. Um dies zu vermeiden, werden moderne Windkraftanlagen mit Systemen ausgestattet, die die Blattspitzengeschwindigkeit überwachen und gegebenenfalls die Rotorblätter stoppen, um Schäden zu verhindern.

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