Widerstandsreduzierende Riblet-Mikrostruktur.
Fraunhofer IFAM
Wie lässt sich die Strömungsmechanik von Windenergieanlagen verbessern? Eine Antwort hält die Natur bereit: mit Haifischhaut.
Untersuchungen an Haien haben gezeigt, dass die Schuppen dieser schnellen Schwimmer feine Längsrillen aufweisen. Diese Längsrillenstrukturen „verhindern die Entstehung der Querturbulenz in der viskosen Unterschicht der turbulenten Strömungsgrenzschicht“, erklären Herbert Oertel und Sebastian Ruck in ihrem Buch „Bioströmungsmechanik“ (Seite 229). Zudem sorgen sie für eine „Relaminarisierung der Grenzschicht und damit zu einer Verringerung des Reibungswiderstandsbeiwerts.“
In der Strömungstechnik macht man sich inzwischen Haifisch-Längsrillenstrukturen, sogenannte Riblets, in vielfältiger Weise zunutze. Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben jetzt den Einfluss eines Riblet-Lacksystems auf die aerodynamischen Eigenschaften eines Windenergieanlagen-Rotorblatts anhand eines Modells untersucht. Über ihre erfolgsversprechenden Ergebnissen hinsichtlich Leistungssteigerung und reduzierten Lärmemissionen bei Windenergieanlagen berichten sie in JOT - Journal für Oberflächentechnik, Ausgabe 2/2014.
Im Versuch konnten die IFAM-Ingenieure die Gleitzahl, also das Verhältnis zwischen Auftrieb und Reibung, durch eine funktionelle Riblet-Beschichtung um mehr als 30 Prozent steigern. „Diese Ergebnisse führen uns zu der Annahme, dass die Leistungssteigerung durch unser Riblet-Lacksystem eine Erhöhung der jährlichen Stromausbeute zwischen fünf und sechs Prozent ermöglicht“, berichtet Volkmar Stenzel, Leiter des Bereichs Lacktechnik am Fraunhofer IFAM. Gleichzeitig erwarten die Forscher, dass die Lärmemission der Windkraftanlagen aufgrund der signifikant gesteigerten aerodynamischen Qualität der Rotorblätter reduziert wird.