Lärmreduktion Wirkungsweise von 2D-Serrations
Rotorblätter sind die lautesten Lärm-/ Schallerzeuger einer WEA, dies ist im Bild 1 an den roten Farben des Messergebnisses einer Akustikkamera ersichtlich. Andere Bauteile wie das Getriebe erzeugen deutlich weniger Lärm und das insbesondere bei tieferen Frequenzen.
Um den Lärm zu reduzieren wurden in den letzen ca. 10 Jahren herkömmliche 2-dimensionale Serrations von den WEA-Herstellern entwickelt und eingesetzt. Das Wirkprinzip dieser 2D-Serrations liegt darin begründet, dass der Druckausgleich mit dem Überdruck der Profil-Unterseite und dem Unterdruck der Profil-Oberseite positiv beeinflusst wird.
Akustikkamerabild einer WEA (Wind Turbine)
Das Resultat für die Lärmreduktion dieser Serrations liegt im Bereich von 1,5 bis 2,3 dB(A) Lärmreduktion.
Quelle: Dinotail next Generation - Serrations von Siemens; siemens-gamesa-wind-turbine-blades-dinotails-flyer-en
Es entstehen weniger starke Turbulenzen im Nachlauf des Profils (nach der Profil-Endkante), wodurch geringere Lärm-Emissionen entstehen. Das Bild 3 zeigt diesen Effekt schematisch.
Quelle Technische Universität Delft, DSE 2018: A Silent Delivery Drone
Quelle https://www.youtube.com/watch?v=omas3xWpn0g
Modernste Simulationsmethoden können die Schall- / Lärm-Erzeugung durch Rotorblätter und mit Serrations bereits gut simulieren. Das Bild 4 zeigt solch eine Simulation für 2 D-Serrations und deren leicht spiralförmigen Wirbel an der Profil-Endkante von der TU Delft.
Wirkungsweise von WTS- 3D-Serrations
Die innovativen Design- und Patentgeschützten WTS- "Low-Noise-Serrations" sind dreidimensional in Spiralen-Form gestaltet und reduzieren den Lärm durch neue Lärmreduktions-Effekte (Bild 5).
WTS-3D-Serrations - Am Rotorblatt werden derzeit 2 verschiedene Größen der Serrations für eine optimale Lärmreduktion angebracht (siehe das Bild einer Pilotanlage Typ Enercon E82-E2).
Die WTS-Serrations erzeugen durch ihr spiralförmiges Aussehen zusätzlich zu dem bisherigen 2D-Effekt stärkere spiralförmige Wirbel an der Profil-Endkante, was zu einer sehr deutlichen Beeinflußung der Aerodynamik und der Schall- /Lärm-Emissionen führt. Bild 7 zeigt eine 3D-Simulation der WTS-Serrations mit diesen Verwirbelungen (weißfarbene Strömungskanäle).
Dadurch wird die Lärm- / Schall-Emission an den spiralförmigen Zähnen in den verschiedenen Frequenzbereichen reduziert (siehe Bild 8, Farblich gekennzeichnete Bereiche des Schalldruck-Simulationsergebnisses z.B. bei ca. 400 Hz in dB)
WEA- Ertragssteigerung durch verbesserten Nachbetriebs- Mode
Luftpost-Interview der Deutschen Windtechnik -- Hier lesen