Warum haben Windräder drei Flügel?

Ein einziges Rotorblatt wiegt 15 bis 25 Tonnen und kostet rund 200.000 Euro. Bei solchen Zahlen überlegt man genau, wie viele davon an die Nabe kommen.

Das vierte Blatt lohnt sich nicht

Mehr Flügel klingen nach mehr Strom, doch die Rechnung geht kaum auf. Jedes Blatt läuft durch die Verwirbelungen seines Vordermanns, die Blätter nehmen sich also gegenseitig den Wind weg. Ein viertes Blatt bringt laut TÜV Nord höchstens zwei Prozent mehr Leistung als drei.

Stefan Grothe vom Bundesverband WindEnergie sieht den Gewinn eines vierten Blatts in keinem Verhältnis zu den rund 200.000 Euro, die es kostet. Dazu kommt, dass schon ein einzelnes Blatt von 70 Metern Länge so schwer ist, dass ein zusätzliches die Konstruktion der ganzen Anlage verändern würde.

Was bei zwei Blättern schiefgeht

Zwei Blätter würden Material und Geld sparen. Doch bei jeder Umdrehung steht eines senkrecht nach oben, genau im stärksten Wind, während das andere vor dem Turm in eine Art Luftloch eintaucht. Bei zwei Blättern passiert das zweimal pro Umdrehung gleichzeitig. Die Last wechselt dann abrupt und kann zerstörerische Spitzen erreichen. Das belastet die Blattanschlüsse stark, und der ganze Turm kann ins Schwingen geraten. Außerdem müssen solche Rotoren schneller laufen, was sie lauter macht.

Ein einzelnes Blatt wäre unwuchtig und würde die Anlage destabilisieren. Mit drei Blättern gibt es den Moment, in dem eines im Luftloch hängt und ein anderes die größte Last trägt, gar nicht erst.

Growian, ein teures Lehrstück

Deutschland hat das teuer gelernt. Der Zweiflügler Growian im Kaiser-Wilhelm-Koog bei Marne hatte gut 100 Meter Rotordurchmesser und 3 Megawatt Leistung. Der erste Probelauf fand am 6. Juli 1983 statt, der offizielle Betriebsbeginn folgte am 4. Oktober desselben Jahres. Die Anlage war öfter in Reparatur als im Betrieb, 1984 lief ein vier Tonnen schweres Kugellager heiß. Als der Betrieb im August 1987 endete, standen gerade einmal 420 Betriebsstunden auf dem Zähler. Im Sommer 1988 wurde Growian abgerissen.

Allein an den zwei Flügeln lag das nicht. Laut Wikipedia kamen ein Fehler bei der Auslegung des Gehäuses hinzu und die Bauweise als Leeläufer, bei der der Rotor hinter dem Turm läuft. Das brachte Lasten und Materialprobleme, die man nicht in den Griff bekam.

Ruhiger und gefälliger

Drei Flügel laufen ruhiger und leiser als andere Varianten. Nach Angaben von TÜV Nord sehen sie außerdem besser aus.

Quellen: TÜV Nord, wissenschaft.de, Wikipedia (Growian)