Windturbinen mit vertikalem Aufbau stehen meistens im Schatten ihrer großen Brüder mit horizontaler Drehachse.
Jedoch bieten sie bedeutende Vorteile wie geringeren Platzbedarf, geringere Lärmbelästigung, eine geringere Gefahr für Tiere und die Fähigkeit, bereits bei niedrigen Windgeschwindigkeiten Energie zu liefern.
Das Hauptproblem vertikaler Windräder besteht in ihrer Anfälligkeit für Schäden bei starkem Wind und der Notwendigkeit, sie bei vergleichsweise niedrigen Windgeschwindigkeiten abzuschalten.
Dazu kommen starke Belastungen aller mechanischer Komponenten durch auftretende Vibrationen.
Forscher der Eidgenössischen Technische Hochschule Lausanne (ETHL) setzten nun Künstliche Intelligenz (KI) ein, um die optimalen Einstellungen der Rotorblätter zu ermitteln. Ziel der Schweizer Wissenschaftler ist, sowohl die Effizienz als auch die Robustheit der Anlagen zu verbessern.
Ihre Erkenntnisse veröffentlichten die Forscher im Wissenschaftsmagazin
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.Computer simuliert tausende verschiedener Rotorprofile
Mithilfe von Sensoren maßen die Wissenschaftler den Einfluss verschiedener Windgeschwindigkeiten und Rotorwinkeln auf die Leistung der Windräder.Ein KI-Algorithmus simulierte dann basierend auf diesen Daten über 3.500 verschiedene Profile, um die optimalen Einstellungen hinsichtlich Energiegewinnung und Robustheit zu identifizieren.
Diese Optimierung führte zu einer beeindruckenden Steigerung der Effizienz um 200 Prozent, eine Verdreifachung und gleichzeitig zu einer Reduzierung der Vibrationen um 77 Prozent, was die Anlagen deutlich robuster macht.
Ein Schlüsselelement der Forschung war die Fokussierung auf den dynamischen Strömungsabriss, ein Phänomen, bei dem starke Windböen Wirbel erzeugen, welche die vertikalen Rotorblätter beschädigen können.
Die optimierten Rotorblatteinstellungen führten zu einer Reduzierung dieser schädlichen Wirbel.
Interessanterweise trug der Abwurf der Wirbel im richtigen Moment dazu bei, die Energieproduktion weiter zu steigern, da das Forscherteam die Rotorblätter in einem optimalen Winkel positionierten, wodurch ein zusätzlicher Abwind entstand, der die Windanlage weiter antrieb.
Obwohl die Wissenschaftler die mit KI erzielten Optimierungen bisher nur in Laborversuchen und Berechnungen nachwiesen, stellen sie einen vielversprechenden Fortschritt dar.
Die Wirksamkeit und dauerhafte Leistungsfähigkeit dieser Optimierungen müssen jedoch noch in Feldversuchen validiert werden.
Sollten sich die Ergebnisse auch unter realen Bedingungen bestätigen, könnten vertikale Windräder eine wesentlich attraktivere Option für die nachhaltige Energiegewinnung darstellen.
Quelle: EFAHRER