Adaptive Wasserturbinenblätter

Um die Beanspruchung von adaptiven Turbinen zu reduzieren, entwickeln Spezialisten der FHNW aus Faserverbund-Werkstoffen modulare Turbinenblätter.

Themen

RTM, Energie, Kunststoffe, Kohlefaservebundwerkstoffe

Ziel

Einfluss der inhärenten Materialdämpfung auf die durch Wirbelschleppen entstehenden Vibrationen von Turbinenblättern aufzeigen.  Erforschen, wie sich massgeschneiderte mechanische Verhalten auf die Nachgiebigkeit der Turbinenblätter auswirken.

Ausgangslage

In der Stromproduktion mittels Wasserkraft sind heute Turbinen gefragt, die an den benötigten Strombedarf angepasst werden können. Dies führt zu neuen technischen Herausforderungen, weil die Turbinen nicht mehr im optimalen Betriebsbereich arbeiten. Beispielsweise entstehen durch Wirbelschleppen Vibrationen an den Turbinenblättern. Dadurch werden diese stärker als vorgesehen beansprucht.

Ergebnis

Die Faserverbund-Blätter besitzen einen modularen Aufbau mit einem metallischen Fuss. Es wurden geeignete Verfahren für die Herstellung identifiziert und ein Werkzeug dafür entwickelt. Dieses kann sowohl für das Pressen von Faserverbund Werkstoffen als auch für RTM (Resin Transfer Moulding) verwendet werden. Die Studie konnte zeigen, dass die stärkere Beanspruchung der Turbinenblättern mit kohleverstärkten Kunststoffen positiv beeinflusst wird. Die Testblätter zeigten genau die gewünschten mechanischen Verhalten. Die Resultate der Simulation konnten mittels Tests im Kavitations-Tunnel bestätigt werden. Aufgrund der viel versprechen-den Forschungsergebnisse wird weiter an diesen Technologien geforscht, um diese für die Wasserkraftindustrie weiter zu entwickeln.