Trends bei der Spitzengeschwindigkeit

Es gibt keinen grundlegenden Grund dafür, dass sich die Spitzengeschwindigkeit mit der Größe ändert. Bei Turbinen an Land nehmen jedoch die Beschränkungen der Schallemissionen als Potenzfunktion der Spitzengeschwindigkeit zu, so dass die Spitzengeschwindigkeit oft begrenzt ist. Dies war insbesondere dann der Fall, wenn die Turbinen überwiegend mit fester Drehzahl betrieben wurden. Windenergieanlagen mit variabler Drehzahl bieten eine größere Betriebsflexibilität und können von einer hohen Nenndrehzahl profitieren, aber in lärmsensiblen Gebieten dennoch mit reduzierter Drehzahl betrieben werden (z. B. nachts). Eine höhere Spitzendrehzahl hat den Vorteil, dass bei einer gegebenen Ausgangsleistung das auf den Antriebsstrang wirkende Drehmoment verringert wird und somit auch die Masse und die Kosten des Antriebsstrangs sinken.

Abbildung 3.21: Entwicklung der Spitzengeschwindigkeit

Quelle: Garrad Hassan

Offshore besteht ein klarer potenzieller Vorteil in höheren Spitzengeschwindigkeiten und einer geringeren Einschränkung der Schallemissionen. Mit zunehmender Spitzengeschwindigkeit nimmt jedoch die Festigkeit der Blätter ab (bei einem optimierten Rotordesign), und die Blätter werden tendenziell flexibler. Dies kann sich vorteilhaft auf die Systemlasten auswirken, ist jedoch problematisch, wenn es darum geht, die bevorzugte Aufwindstellung mit ausreichendem Turmabstand der Blattspitzen unter extremen Lastbedingungen beizubehalten. Die aufgelisteten Daten zur Auslegungsgeschwindigkeit (Abbildung 3.21) zeigen einen Anstieg mit der Skalierung, wenn auch mit einer großen Streuung in den Daten. Es ist offensichtlich, dass die derzeitige Obergrenze bei etwa 90 m/s liegt, aber auch, dass sehr große Offshore-Turbinen zur Begrenzung der Turmspitzenmasse keine Auslegungsspitzengeschwindigkeiten von wesentlich unter 80 m/s annehmen werden.