- Monopteros (WEA)
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Der Begriff Monopteros (Einflügler) bezeichnet eine von der Firma Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) entwickelte Windkraftanlage (WKA) zur Stromerzeugung, die mit nur einem, an bisher gebauten Anlagen im Lee laufenden Rotorblatt versehen war (von griech. mónos = eins, allein; pterón = Flügel).
Inhaltsverzeichnis
Geschichte
Nach der Entwicklung der Großen Windkraftanlage Growian in den 1980er Jahren begann MBB mit der Entwicklung einer größeren Windenergieanlage mit einem einflügeligen Rotor; gegenüber dem einzelnen Rotorblatt wurde ein Gegengewicht in Form eines relativ kleinen Metallkörpers verwendet. Auf dem Versuchsfeld des Deutschen Windenergie-Instituts (DEWI) bei Wilhelmshaven wurden drei WKA erstellt und im Norden von Bremerhaven eine WKA mit rund 400 kW Nennleistung. Die damalige Bauform konnte sich aufgrund der bauartbedingten starken Lastwechsel und niederfrequenter Schallemissionen nicht durchsetzen.
Hintergründe
Da der Ausbau der Windkraft eine teils wirtschaftliche und teils politische Entscheidung war, die die damaligen Kenntnisse und technischen Möglichkeiten als Entscheidungsgrundlage nehmen musste, entstand ein bevorzugter Ausbau der Windkraftanlagen mit zwei oder drei Flügeln. Gleichzeitig waren dann auch keine Forschungsgelder für abweichende Techniken mehr vorhanden.
Die drei Anlagen bei Wilhelmshaven wurden aufgrund der damaligen technischen Mängel demontiert. Die WKA in Bremerhaven erlitt durch eine Sturmböe einen Schaden, weil das Blatt stark ausschlug und seine Spitze von einem Halteseil des Turmes abgetrennt wurde. Eine Reparatur war zu teuer und die Anlage wurde später ebenfalls demontiert. Weitere Einflügler wurden nicht installiert.
Weitere, ältere Beispiele für installierte und deinstallierte Anlagen in Deutschland:
In Cappel-Neufeld (Landkreis Cuxhaven) wurde Ende August 1992 damit begonnen, im Windpark Cuxhaven 15 Anlagen der Firma Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) zu demontieren. Die 30-kW-Einflügler wurden nach vier Jahren Betriebszeit wieder abgebaut, weil einige technische Schwierigkeiten nicht zu lösen waren. Die Einflügler waren im August 1988 Teil eines Pilotprojektes. Bis zum Zeitpunkt der Demontage 1992 hatten sie nicht die zugesicherte Leistung erbracht wie von Seiten des damaligen Betreibers Überlandwerk Nord-Hannover (ÜNH), jetzt EWE_AG mitgeteilt wurde. Statt, wie zugesagt, 1 GWh Strom pro Jahr zu erzeugen, standen die Anlagen fast die Hälfte der vier Jahre still. Der Kaufpreis betrug seinerzeit pro Stück umgerechnet 45.000 Euro. Die zehn Anlagen des Mitbewerbers Enercon standen nicht weit entfernt von den Einflüglern. Sie gehörten auch zum Pilotprojekt Windpark Cuxhaven. Ihr Stückpreis betrug umgerechnet 70.000 Euro. Als Dreiflügler mit einer Leistung von je 55 kW pro Anlage erzeugten sie im Jahr 150 MWh (insgesamt 1,5 GWh für alle zehn Anlagen).
Quelle: (u. a.) Nordsee-Zeitung Bremerhaven 1992
Weiterentwicklung des Einflügler-Konzepts
Testanlage in den USATrotz des geringen Erfolges der Monopteros-Anlagen gibt es konzeptionelle Vorteile schnelllaufender Anlagen.
Das Eigengewicht des Rotors liegt unter dem eines drei- oder mehrblättrigen Rotors.
Einblättrige Windenergieanlagen besitzen eine Schnelllaufzahl von bis zu 15. Mit der hohen Schnelllaufzahl lassen sich kleinere, weniger gewichtige getriebelose Generatoren bei gleicher Energieausbeute realisieren. Gleichzeitig ist der konstruktive und auch der Kostenaufwand mit nur einen Flügel geringer als bei Rotoren mit zwei oder mehr Flügeln.
Gravierende Nachteile sind zum einen der während eines Rotorumlaufes im Lager wandernde Ort der Lastaufnahme und zum anderen die Lastwechsel bei Durchgang des Rotorblattes durch den Turmschatten. Diese verursachen sehr hohe dynamische Lagerbelastungen und sehr hohe Schallemissionen.
Es gibt Diskussionen, die mechanische Lagerbelastung zu mindern, indem der Rotor mittig auf einer längeren Welle angeordnet wird, die an beiden Enden gelagert wird, wie beispielsweise ein Riesenrad zwischen zwei Masten. Ein möglicher größerer Spielraum für ein elastisches Ausbiegen des Flügels (der in Zukunft eine Länge bis zu 100 m haben könnte) unter Winddruck wird durch ein solches Konzept erwartet. Vermutlich werden in Zukunft für Rotoren Verbundmaterialen aus GFK und CFK verwendet werden. Sollte es sich als vorteilhaft erweisen, einen steiferen, festeren Flügel zu bevorzugen, ist die Verwendung einer abgestützten Scharnierverbindung möglich, welche auch einem starren Flügel sehr große Freiheiten verleiht, vergleichbar mit Knicklenkungen.
Das Konzept schwimmende Windkraftanlage, das einen oder mehrere Windrotoren auf einem vor Anker im Wind schwojenden Schwimmponton vorsieht, hat den Vorteil, dass die einzelne Windkraftanlage nicht autonom in den Wind gedreht werden muss, denn das besorgt der Schwimmkörper, der am Anker liegend vom Wind in die richtige Stellung gebracht wird.
In diesem Fall wäre die Bauweise eines Monoflügels zwischen zwei Masten möglicherweise sinnvoll, denn an Land wäre man mit solch einer Bauweise nicht in der Lage, den Flügel zur Windrichtung anzustellen. Ebenso fällt der ästhetisch etwas ungewohnte Anblick eines relativ schnell drehenden Einflüglers in genügender Entfernung auf See nicht sonderlich ins Gewicht. Das war beim Einsatz zu Lande ein wichtiger Beanstandungspunkt.
Siehe auch
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