Critical overview of vertical-axis wind turbine blades: design, simulation, and manufacturing

Dieser Artikel vertieft die kritischen Aspekte vertikaler Windenergieanlagen (VAWT) und konzentriert sich auf deren Design, Simulation und Fertigungsprozesse. Zunächst werden die Vorteile von VAWTs gegenüber horizontalen Windturbinen (HAWTs) hervorgehoben, wie etwa der omnidirektionale Betrieb, geringere Geräuschpegel und eine bessere Eignung für städtische Gebiete. Der Artikel untersucht dann die Hauptkomponenten eines VAWT-Blattes, einschließlich der Antriebswelle, Streben und Schaufeln, und diskutiert die entscheidende Bedeutung der Blattkomponente für die effiziente Nutzung von Windenergie. Verschiedene konstruktive Überlegungen werden untersucht, wie Randbedingungen, Konstruktionsbelastungen und die wichtigsten Einheiten des Klingenquerschnitts, einschließlich der Vorderhaut, Hinterhaut, Holmkappen und Scherbahnen. In dem Artikel werden auch Finite-Elemente-Analysen (FE) untersucht, die an VAWT-Klingen durchgeführt wurden, wobei die wichtigsten Merkmale der vorgeschlagenen FE-Modelle zusammengefasst und die Ergebnisse verschiedener Studien präsentiert werden. Herstellungstechniken für VAWT-Klingen werden diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf kontinuierlich faserverstärkten Verbundwerkstoffen und ihren Vor- und Nachteilen liegt. Der Artikel schließt mit einer Zusammenfassung des aktuellen Forschungsbedarfs und der Vorstellung zukünftiger Richtungen im Bereich der Konstruktion und Fertigung von VAWT-Klingen. Dieser umfassende Überblick bietet wertvolle Einblicke in das Strukturverhalten von VAWT-Klingen, den Einfluss unterschiedlicher Designparameter und das Potenzial innovativer Fertigungstechniken zur Verbesserung der Leistung und Haltbarkeit von Klingen.