Neue Oberflächen-Technologie soll Vereisung von Windrädern um 70 Prozent reduzieren
Christos SchwitalNeue Oberflächen-Technologie soll Vereisung von Windrädern um 70 Prozent reduzieren
Eisansatz an Windkraftanlagen führt in kalten Regionen zu erheblichen Problemen. Die Vereisung der Rotorblätter stört die Stromerzeugung, zwingt zu Abschaltungen und birgt Sicherheitsrisiken durch herabfallende Eisklumpen. Nun erprobt das Forschungsprojekt MicroIce neue Lösungsansätze mit fortschrittlichen Oberflächentechnologien, um das Problem in den Griff zu bekommen.
Das MicroIce-Team der TU Braunschweig untersucht Methoden, um die Eisbildung an den Flügeln zu verringern. Im Fokus stehen mikrostrukturierte Oberflächen und superhydrophobe Beschichtungen, die Wasser und Eis abweisen. Tests im Braunschweiger Vereisungswindkanal lieferten vielversprechende Ergebnisse.
Der Windkanal kann reale Vereisungsbedingungen simulieren – von Raureif bis zu Klareis. Die Forscher analysierten lasergravierte Muster mit Strukturen von 10 bis 50 Mikrometern sowie Beschichtungen auf Fluoropolymerbasis, deren Kontaktwinkel über 150 Grad liegt. Diese Oberflächen veränderten die Eisbildung deutlich und reduzierten die Haftung.
Erste Versuche zeigten, dass Lotus-Effekt-Folien – inspiriert von natürlichen wasserabweisenden Oberflächen – den Eisansatz um bis zu 70 Prozent verringern können. Die Folien verzögern das Gefrieren und lassen Wassertropfen abperlen, bevor sie zu Eis werden. Damit könnte diese Methode energieintensive Blattheizungen ersetzen, die derzeit Strom aus dem Netz abziehen.
Ungleichmäßige Eisschichten auf den Rotorblättern gefährden zudem die strukturelle Stabilität und erhöhen die Risiken durch abfallendes Eis. Die neuen Beschichtungen sollen durch reduzierte Vereisung den sicheren Betrieb der Anlagen auch bei Frost ermöglichen.
Die Erkenntnisse des MicroIce-Projekts deuten darauf hin, dass mikrostrukturierte und superhydrophobe Oberflächen vereisungsbedingte Stillstandszeiten von Windkraftanlagen deutlich verkürzen könnten. Weitere Tests in den Vereisungskampagnen 2024–2025 sollen die Wirksamkeit unter verschiedenen realen Bedingungen bestätigen. Bei Erfolg könnte die Technologie helfen, die Stromproduktion im Winter aufrechtzuerhalten – bei gleichzeitig verbesserte Betriebssicherheit.
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