Zwei Menschen© J. Kläschen

Dem Ge­räusch auf der Spur

von Joa­chim Kläschen

Wind­kraft­an­la­gen sind eine wich­ti­ge Säule der En­er­gie­wen­de. Al­ler­dings wer­den von Geg­nern der sau­be­ren En­er­gie­pro­du­zen­ten unter an­de­rem stö­ren­de Be­triebs­ge­räu­sche mo­niert. Schiff­bau-Stu­dent Den­nis Erps er­forscht im Rah­men sei­ner Ba­che­lor-Ar­beit „Ex­pe­ri­men­tel­le Un­ter­su­chung akus­ti­scher Im­mis­sio­nen einer Klein­wind­ener­gie­an­la­ge (KWEA)“, wie es sich tat­säch­lich mit der Ge­räusch­ent­wick­lung von Wind­kraft­an­la­gen ver­hält.

Im Wind­ka­nal der Yacht Re­se­arch Unit (YRU) in der Ma­schi­nen­hal­le des Fach­be­reichs Ma­schi­nen­we­sen hat Erps eine han­dels­üb­li­che Klein­wind­ener­gie­an­la­ge mon­tiert. Das Wind­rad mit einer Na­ben­hö­he von etwa ein­ein­halb Me­tern ist unter idea­len Be­din­gun­gen in der Lage, 350 Watt Leis­tung zu ge­ne­rie­ren. „Dafür muss der Wind mit etwa 13 Me­tern pro Se­kun­de wehen, das ist schon star­ker Wind“, ord­net Erps das Gerät ein. „Viele nut­zen die­sen Typ auf Se­gel­boo­ten, denn die Leis­tung ist aus­rei­chend, um mit einem ent­spre­chen­den Reg­ler die Bord­bat­te­ri­en laden zu kön­nen. Auf die­sem Weg las­sen sich dann klei­ne­re elek­tro­ni­sche Ver­brau­cher, wie die Na­vi­ga­ti­ons- und Kar­ten­sys­te­me, aut­ark be­trei­ben. Aber auch an an­de­ren Orten, wie auf Bau­stel­len, die noch nicht an das Strom­netz an­ge­schlos­sen sind, kom­men sol­che Klein­wind­ener­gie­an­la­gen zum Ein­satz, um Dau­er­ver­brau­cher wie Über­wa­chungs- oder Mess­tech­nik mit Strom zu ver­sor­gen.“

Doch im Fokus von Erps liegt we­ni­ger die Leis­tung, son­dern viel­mehr die Ge­räusch­ent­wick­lung. Um diese zu mes­sen, hat der Ba­che­lor-Stu­dent hin­ter den Ro­tor­blät­tern auf Höhe der Nabe und par­al­lel zum Boden fünf Frei­feld­mi­kro­fo­ne in­stal­liert. „Ich in­ter­es­sie­re mich nicht für die me­cha­ni­schen Ge­räu­sche der An­la­ge, die viel­leicht das Ku­gel­la­ger er­zeugt, son­dern für die Ae­ro­akus­tik. Mit den Mi­kro­fo­nen messe ich, wel­che Ge­räu­sche durch die Um­strö­mung der Ro­tor­blät­ter ent­ste­hen. Das ist ver­gleich­bar mit einem Schall­pe­gel­mes­ser, den die Po­li­zei bei Ver­kehrs­kon­trol­len ein­setzt, um die Laut­stär­ke von Mo­tor­rä­dern zu mes­sen.“

Nach ein paar Klicks an einem Lap­top läuft der Wind­ka­nal an und mit lie­be­vol­ler Start­hil­fe neh­men die Ro­tor­blät­ter aus Koh­le­fa­ser Fahrt auf. Die Mi­kro­fo­ne zeich­nen das Ge­räusch auf, das auf einem Bild­schirm gra­fisch vi­sua­li­siert wird. „Bei dem Pro­jekt geht es unter an­de­rem darum, ein nu­me­ri­sches Si­mu­la­ti­ons­ver­fah­ren zur Be­rech­nung der Akus­tik von Wind­ener­gie­an­la­gen zu va­li­die­ren“, er­klärt Helen Alina Pabst, die als Lehr­be­auf­trag­te für Fluid­me­cha­nik und Sti­pen­dia­tin des Pro­fes­so­rin­nen­pro­gramms Erps Ba­che­lor-Ar­beit be­treut. Seine Ar­beit ist dem Labor für Kraft- und Ar­beits­ma­schi­nen von Prof. Dr. Sven Olaf Neu­mann an­ge­glie­dert.

Ent­spre­chend ex­pe­ri­men­tiert Erps nicht nur mit dem Pa­ra­me­ter Wind­ge­schwin­dig­keit, son­dern auch der Po­si­ti­on der Mi­kro­fo­ne, denn die Ge­räusch­ent­wick­lung ist nicht an jeder Stel­le des Flü­gels gleich. Im Ide­al­fall steht am Ende des Pro­jekts eine Mess-Ma­trix, die nicht nur ein bes­se­res Bild davon er­öff­net, wie laut die An­la­ge ist, son­dern auch, an wel­chen Stel­len des Ro­tor­blat­tes die meis­ten Ge­räu­sche ent­ste­hen. Mit den ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­sen über die Ge­räusch­ent­wick­lung, will Pabst das Pro­jekt auf die nächs­te Stufe heben. „Ich möch­te die Er­geb­nis­se aus der Ar­beit mit der Klein­wind­kraft­an­la­ge im Rah­men mei­ner Pro­mo­ti­on ver­wen­den. In mei­ner Ar­beit will ich ein zu ent­wi­ckeln­des Ver­fah­ren zur Vor­her­sa­ge der Akus­tik von gro­ßen Wind­kraft­an­la­gen an einem Bei­spiel im klei­nen Maß­stab va­li­die­ren“, freut sich die Dok­to­ran­din. Doch bis es so weit ist, wer­den die bei­den noch viel Wind durch die Ma­schi­nen­hal­le wehen las­sen.

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