Ein Windrad muss zum Wind passen – auch mit seiner Drehzahl. Ein Forschungsteam hat im Druckwindkanal gezeigt, dass bei schräger Anströmung eine andere Drehzahl mehr Leistung liefern kann als eine Regelung, die für frontal einströmenden Wind ausgelegt ist. Das MIT stellte den Versuch am 28. September 2026 vor. Die zugehörige Arbeit erschien bereits am 7. September in PNAS Nexus. Der Befund eröffnet Spielraum für bessere Steuerungen; ein zusätzlicher Jahresertrag im kommerziellen Windpark ist damit noch nicht gemessen.
Ein kleines Windrad braucht mehr als den richtigen Maßstab
Im Freien lässt sich der Wind schwer festhalten. Richtung und Turbulenz ändern sich, während Forschende eine neue Einstellung testen. Ein kleiner Rotor im normalen Windkanal löst das Problem nur teilweise: Seine Strömung verhält sich nicht automatisch wie die an einem großen Windrad.
Das Team nutzt dafür stark verdichtete Luft. Sie bringt mehr Masse in denselben Raum und verändert das Verhältnis der Kräfte in der Strömung. So lassen sich wichtige aerodynamische Eigenschaften großer Rotoren auf ein handliches Modell übertragen. Nach der MIT-Beschreibung misst der Versuchsrotor nur 15 Zentimeter im Durchmesser. Der Druck hilft, die Strömung passend zu skalieren; der Rotor wächst dabei natürlich nicht.
Schräger Wind verändert die passende Drehzahl
Die Forschenden variierten den Winkel zwischen Rotor und Wind sowie das Verhältnis von Blattspitzengeschwindigkeit zu Windgeschwindigkeit. Dieses Verhältnis beschreibt, wie schnell die äußersten Blattenden gegenüber der anströmenden Luft unterwegs sind. Die Studie zeigt: Die Einstellung mit der höchsten Leistung hängt vom Anströmwinkel ab. Eine Regelung für gerade eintreffenden Wind trifft bei schrägem Wind daher nicht zwingend das beste Arbeitstempo.
Ein Rechenmodell sagte das beobachtete Zusammenspiel voraus. Der Versuch gibt Entwicklern damit eine kontrollierte Vergleichsbasis für ihre Steuerungsmodelle. Er liefert keine universelle Drehzahl, die sich ohne weitere Prüfung auf jedes Windrad übertragen ließe.
Im Windpark zählt auch das nächste Windrad
Schräg zum Wind zu stehen kann sogar Absicht sein. Hinter einem Rotor bleibt ein langsamerer, stärker verwirbelter Nachlauf. Trifft er das nächste Windrad, kann dessen Leistung sinken. Schon 2018 beschrieb das US-Energieministerium einen Feldversuch, bei dem das Drehen der vorderen Anlage diesen Nachlauf seitlich ablenkte. Unter passenden Bedingungen erreicht dadurch mehr Energie die dahinterstehende Anlage.
Mehr Strom ist allerdings nur ein Betriebsziel. Das Energieministerium erläuterte 2021 auch, dass eine solche Nachlaufsteuerung höhere Ermüdungsbelastungen verursachen kann. Betreiber müssen deshalb Ertrag und Beanspruchung zusammen betrachten. Der neue Drucktest hilft beim Verstehen der Aerodynamik. Ob daraus im Alltag ein dauerhafter Gewinn entsteht, muss die jeweilige Anlage im Windpark zeigen.
Quellen
- Zach Winn / MIT News: Pressurized experiments could help wind farms generate more power, 2026-09-28
- John W. Kurelek et al. / PNAS Nexus: Full dynamic similarity experiments and predictive modeling of wind turbine aerodynamics across control strategies, 2026-09-07
- US Department of Energy: Groundbreaking Experiment Steers Wake Away from Downwind Turbine, 2018-05-08
- US Department of Energy: DOE Commissions Open-Source Wind Turbine for Wake Control Research, 2021-10-13
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