Wie die Blattverstellung von Rotoren von Windkraftanlagen funktioniert

Turbit Systems GmbH, Tejas Bodke

Der Pitch-Steuerungsmechanismus wird für den Betrieb und die Steuerung der Blattwinkel in Windkraftanlagen verwendet. 

Dabei sind die Rotorblätter um ihre Achse drehbar und können so eingestellt werden, dass ein optimaler Anstellwinkel eingehalten wird. Wenn die Windkraftanlagen bei normaler Windgeschwindigkeit mit Teillasten laufen, ist es wichtig, so viel Energie wie möglich aus dem Wind zu gewinnen. Bei normaler Windgeschwindigkeit sollten die Blätter bei 0° stehen, was es der Windkraftanlage ermöglicht, die Drehgeschwindigkeit innerhalb ihres Bereichs und das gewünschte Verhältnis der Spitzengeschwindigkeit zu halten. So trifft der Luftstrom immer in einem optimalen Anstellwinkel auf das Rotorblattprofil.

Bei starkem Wind, wenn die Windturbinen bei Nennwindgeschwindigkeit laufen, sollte die Leistungsabgabe der Windturbine so stabil wie möglich sein. Je stärker der Wind ist, desto mehr neigen sich die Rotorblätter in Richtung 90°. Die Rotorblätter sollten je nach Windgeschwindigkeit im Bereich von 0° und etwa 25° positioniert werden.

Odoo - Example 1 for three columns

Neigungswinkel 0° bei normalem Wind


Odoo - Example 2 for three columns

Variabler Neigungswinkel (0° - 25°) bei starkem Wind


Odoo - Example 3 for three columns

Manuelle Steuerung in Notfällen oder während der Wartung, Neigung gegen 90°


In Notfällen oder bei Wartungsarbeiten werden die Rotorblätter auf 90° (Fahnenposition) geschwenkt, was eine aerodynamische Bremsung ermöglicht. Der Rotor kann sich noch bis zu einem gewissen Grad langsam weiter bewegen, aber nicht mehr komplett drehen. Das Bremssystem nähert sich dem Winkel von 90° an, die Blätter können jedoch an jeder Stelle der ausgefahrenen Grenze von 90° bis z.B. 95° stoppen. Da es sich um ein primäres Bremssystem für Windkraftanlagen handelt, muss es mit einem höheren Sicherheitsfaktor ausgelegt werden. Je nach Anlagenhersteller verfügt jedes Rotorblatt über eine separate Motoreinheit, die von einer Batterie oder einem Hydraulikbehälter gespeist wird. Im Falle von Ausfällen oder Defekten können die Blätter in jedem Fall auf 90° geschwenkt werden. Der Rotor wird sich kaum bewegen, auch wenn nur ein Blatt auf 90° geschwenkt wird.


Bei schwachem Wind, wenn die Anlage keinen Strom produziert, werden die Rotorblätter je nach Hersteller und Anlagenmodell zwischen 45° und 70° geschwenkt. Der Rotor reagiert empfindlich auf geringe Windgeschwindigkeiten und kann sich auch in einer Stillstandsposition langsam bewegen. Diese Bewegung hilft beim Start oder beim Neustart der Anlage und vermeidet gleichzeitig Verschleiß durch zu lange Stillstandszeiten. Wenn der Wind die Einschaltgeschwindigkeit für eine gewisse Zeit überschreitet, z.B. 120 [s] über 3 [m/s], werden die Blätter auf 0° geschwenkt. Wenn die Windgeschwindigkeit ausreicht, um Strom zu erzeugen, wird der Generator automatisch oberhalb der Generatordrehzahl von z.B. 1200 [U/min] eingeschaltet. 


Pitchwinkel ggü. Leistung

Odoo CMS – ein umfassendes Bild

In der obigen Grafik sehen Sie ein beispielhaftes Pitchverhalten einer Windenergieanlage.