Forschung für Windräder bei Druckverhältnissen wie in 1.000 Meter Wassertiefe
27. April 2023 | DLR modernisiert Windkanal
Forschung für Windräder bei Druckverhältnissen wie in 1.000 Meter Wassertiefe
10 Zentimeter dicke Stahlwände - der Hochdruckwindkanal Göttingen
In dem Windkanal können für miniaturisierte Modelle realistische Strömungsbedingungen hergestellt werden, wie sie in der Natur an großen Bauwerken wie Brücken und Windenergieanlagen oder Eisenbahnzügen herrschen. Im Inneren herrscht ein Druck wie in 1.000 Meter Wassertiefe, weswegen die Wände aus zehn Zentimeter dickem Stahl bestehen.
Einzigartig ist, dass der Hochdruckwindkanal Göttingen eine eigene Druckschleuse hat. Denn um den gewaltigen Druck aufzubauen, dauert es einen ganzen Tag, ebenso wie das Ablassen des Drucks. Jede Veränderung am untersuchten Modell würde zwei Tage kosten. Nicht so beim Göttinger Forschungskanal: Der Druckausgleich um das Modell herum benötigt nur wenige Minuten. Hier mit einem Modell des Solarturms Jülich.
Einen einzigartigen Windkanal modernisiert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Am Standort Göttingen wird in den Hochdruckwindkanal Göttingen (HDG) investiert. In dem Windkanal können für miniaturisierte Modelle realistische Strömungsbedingungen hergestellt werden, wie sie in der Natur an großen Bauwerken wie Brücken und Windenergieanlagen oder Eisenbahnzügen herrschen.
Egal ob Flugzeug, Zug oder große Bauwerke – was sich durch die Luft bewegt oder von ihr umströmt ist, wird in Windkanälen untersucht. Dabei werden zumeist verkleinerte Modelle verwendet, damit sie in die Forschungsanlagen passen. Ein Problem besteht jedoch darin, dass die Luftströmung sich bei kleinen Modellen zunächst einmal anders verhält als bei den Objekten in ihrer tatsächlichen Größe.
10 Zentimeter dicke Stahlwände
Durch eine Erhöhung des Luftdrucks im Windkanal lassen sich jedoch die Eigenschaften der Strömung dem Maßstab des Modells anpassen. „Im Hochdruckwindkanal Göttingen komprimieren wir die Luft auf 100 bar, das entspricht dem Druck des Wassers in 1.000 Meter Meerestiefe“, sagt Dr. Holger Mai vom DLR-Institut für Aeroelastik. So können platzsparend auch an kleinen Modellen, wie beispielsweise einem Eisenbahn-Modell im Maßstab 1:87, die gleichen Strömungsphänomene untersucht werden, wie sie an einem echten, lebensgroßen Zug auftreten. Um dem enormen Druck standzuhalten, bestehen die Wände des Windkanals aus über zehn Zentimeter dickem Stahl.
„Nur wenige Windkanäle arbeiten mit einem so hohen Druck“, sagt Mai, „aber einzigartig ist, dass unser Göttinger Windkanal neben der Größe zusätzlich eine eigene Druckschleuse hat.“ Dies bringt große Vorteile mit sich. Denn um den gewaltigen Druck aufzubauen, dauert es einen ganzen Tag, ebenso wie das Ablassen des Drucks. Jede Veränderung am untersuchten Modell würde also zwei Tage kosten. Nicht so beim Göttinger Forschungskanal: „Wir können einfach nur den Druck in der Schleuse mit dem Modell verändern. Das benötigt nur wenige Minuten“, so Mai.
In dem 1978 gebauten Windkanal wurden ganze Generationen von Windkraftanlagen, Zügen und Gebäuden untersucht. Dazu zählen beispielsweise der Solarturm Jülich, der ICE oder die Große-Belt-Brücke in Dänemark.
Erneuert werden der Motor und die Messwarte. Außerdem erhält die Halle einen Laserschutz, so dass künftig auch optische Messtechniken eingesetzt werden können. Die Forscher versprechen sich damit neue Arten von Versuchen und neue Erkenntnisse über Windkraftanlagen und Züge der Zukunft.
