Gegenüber herkömmlichen Windrädern mit ihren drei horizontal ausgerichteten Rotorblättern haben vertikale Anlagen einige Vorteile. Die etwa in Helix-Form angebrachten vertikal verlaufenden Blätter benötigen weniger Platz, sind leiser und weniger gefährlich für Tiere und liefern auch bei niedrigen Windgeschwindigkeiten Energie.

Bei starkem Wind sind die Rotorblätter vertikaler Windkraftanlagen aber anfälliger für Schäden. Oft müssen sie schon bei vergleichsweise geringen Windgeschwindigkeiten abgeschaltet werden. Auch die bei dieser Art von Windrädern häufig entstehenden Vibrationen sind ein Problem.

Schweizer Forscher:innen haben sich dieser Herausforderungen jetzt angenommen und eine KI damit beauftragt, die optimalen Einstellungen für die Rotorblätter herauszufinden. Ziel: die Effizienz und Robustheit steigern.

Mithilfe von Sensoren wurde dabei der Einfluss der Windes auf die Performance der Blätter mit verschiedenen Rotorwinkeln und Windgeschwindigkeiten gemessen, wie die Futurezone schreibt. Ein KI-Algorithmus simulierte anhand dieser Daten über 3.500 Profile – und wählte die jeweils besten aus, was Energiegewinnung und Robustheit angeht.

Letztlich stachen zwei Profile heraus, bei denen die Effizienz um 200 Prozent, also das Dreifache, gesteigert werden konnte. Die Vibrationen wurden derweil um 77 Prozent reduziert, was sich positiv auf die Robustheit der vertikalen Windkraftanlagen auswirkt.

Insbesondere im Visier hatten Forscher:innen und KI den sogenannten dynamischen Strömungsabriss, bei dem starke Windböen Wirbel verursachen, die vertikale Rotorblätter beschädigen können. Bei den zwei optimalsten Profilen der Rotorblatteinstellung wurden diese Wirbel verringert.

Aber nicht nur das. Die Wirbel wurden im richtigen Moment abgestoßen, wenn die Rotorblätter im richtigen Winkel angeordnet waren. Der dabei entstehende Abwind sorgte für ein zusätzliches Ankurbeln der Energieproduktion der Windanlagen.

Allerdings handelt es sich bei den im Rahmen der in Nature veröffentlichten Studie und mit KI-Support entwickelten Optimierungen um Ergebnisse von Laborversuchen und Berechnungen. Ob damit wirklich dauerhaft bessere Leistungen erzielt werden können, müssen jetzt Feldversuche zeigen.