Bei  der Konstruktion einer Windkraftanlage gibt es eine Reihe von Fragestellungen die von Bedeutung sind. Der Standort ist ein zentrales Element in der Projektierung und liefert die wichtigsten Parameter für die Konstruktion. Dabei sind beispielsweise die statischen Anforderungen in Bezug auf Fundament, Turm und Lastenverteilung im On- und Offshorebereich unterschiedlich. Hinzu kommen die Ansprüche, die an das Material gestellt werden und die Frage nach der Einspeisung des entstandenen Stroms. Somit tauchen bei der Konzeption einer solchen Anlage eine Reihe von Herausforderungen auf, die sowohl mechanischen, elektrischen und aerodynamische Anforderungen genügen müssen. FEM-Analysen liefern hierzu umfangreiche Erkenntnisse.

In diesem Projekt haben wir uns der Untersuchung einer der wichtigsten Komponenten der Anlage gewidmet – dem Rotor. Er erntet die Energie des Windes und wandelt sie in elektrische Energie um. Deshalb soll ein Rotorblatt konstruiert werden, das die Energie optimal umwandelt. Es muss zum einen Widerstand bieten und zum anderen auch die nötige Flexibilität aufweisen.

In Analogie zu einer klassischen Windkanaluntersuchung können wir betrachten, wie sich verschiedene Einflussfaktoren wie beispielsweise Geschwindigkeit und Druck auf die Blätter auswirken. Abb. 1 zeigt die Geschwindigkeitsverteilung der turbulenten Windströmung auf das Rotorblatt. Die Pfeile in der Grafik illustrieren die Windrichtung. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die Geschwindigkeit ober- und unterhalb der Kontaktzone am größten ist. In Abb. 2 ist die Druckverteilung dar-gestellt. Der Druck ist in dem Bereich vor der Kontaktzone am höchsten. Aus beiden Grafiken wird ersichtlich, dass die Geschwindigkeitsabnahme direkt hinter dem Rotorblatt mit der Druckabnahme einhergeht. Bei der Analyse des Rotorblatts zeigen sich verschiedene Druckzonen. Der höchste Druck entsteht beim Auftreffen des Windes an der vordersten Kante des Rotors. Hinter dem Rotor entsteht eine Niedrigdruckzone. Neben den dargestellten Ergebnissen ist es mit diesem Modell möglich, den Einfluss von Temperatur und Druck auf das Rotorblatt sowie die durch den Luftdruck erzeugte Verformung auf der Kontaktfläche  zu berechnen. Damit sind Auswirkungen der Windströmungen auf den Rotor verständlich und umfassend darstellbar.