Windkanal im Miniaturformat für die Vorlesung

Er ist kurz, mobil, komplett aus Plexiglas und das Wichtigste: er macht ganz schön viel Wind. Die Rede ist von einem Windkanal im Miniaturformat, der ab sofort in der Vorlesung „Wasser- und Windenergienutzung“ von Prof. Dr. Peter Vennemann an der FH Münster zum Einsatz kommt. Und klein bedeutet nicht automatisch weniger leistungsstark.

„Das Besondere daran ist, dass der Windkanal so kompakt ist. Hierfür brauchen wir keinen eigenen großen Raum, sondern wir können ihn auf einem fahrbaren Tisch direkt in den Hörsaal rollen. Und durch seine einfache Bauweise können die Studierenden sehr gut damit arbeiten. Wir untersuchen etwa die aerodynamischen Eigenschaften von Rotorblättern von Windkraftanlagen, also den Auftrieb und Widerstand oder die Wirkung von Blattmodifikationen, wie Vortex-Generatoren. Das sind kleine Zacken, die auf Rotorblätter geklebt werden und einen Strömungsabriss hinauszögern können“, sagt der Professor für Energietechnik am Fachbereich Energie – Gebäude – Umwelt (EGU).

Und so funktioniert es: Der Windkanal saugt die Luft aus der Umgebung an und beschleunigt sie. Ein Modell eines Rotorblattes wird auf einer Achse eingespannt und dort von der Luft umströmt. Hier befindet sich die Messstrecke des Windkanals. Verändert man nun die Stellung des Rotorblattes im Wind, ändern sich die Werte des Auftriebs und des Widerstands. Das lässt sich an zwei einfachen Feinwagen ablesen, die mit der Achse verbunden sind. Ein kleiner Raspberry Pi Computer verarbeitet die Daten und sendet sie über das lokale Internet of Things (IoT) in den Campus Cluster auf dem Campus Steinfurt.

„Die Studierenden können dann unterschiedliche Versuchsreihen durchführen und jeder studentische Computer wird somit zum Messrechner. Alle Messdaten können von jeder Person live empfangen und individuell verarbeitet werden“, erklärt Prof. Vennemann. Mit diesen Versuchen lernen Studierende, welche Profile von Rotorblättern für bestimmte Windverhältnisse am besten geeignet sind, welche Leistung sie bringen oder wann und wie es zu einem Strömungsabriss kommt. Aber bei der Arbeit mit dem Windkanal geht es für die Studierenden nicht nur um die klassischen Strömungsexperimente. „Außerdem werden die Studierenden selbst kleine Modelle von Windkraftanlagen aus einfachen Materialien bauen, diese in den Windkanal einspannen und sie mit verschieden Messtechniken überprüfen“, so der Experte für Windenergietechnik.

Der Windkanal kommt außerdem bereits bei Abschlussarbeiten zum Einsatz. So beschäftigt sich Student Alexander Hoge derzeit für seine Masterarbeit damit. Er hat die Werte von über 100 Profilen von Kleinkraftwindanlagen rechnerisch überprüft. Den Windkanal nutzt er nun zur Verifizierung seiner Arbeit. „Zwei von den Profilen lasse ich als 3D-Modell drucken und überprüfe die Werte dann im Windkanal“, erklärt der Masterstudent der Energietechnik. Hier kommt ihm der neueröffnete MakerSpace auf dem Campus Steinfurt zu Gute. Denn alle Studierenden und Mitarbeiter*innen können in dieser Kreativ- und Prototypenwerkstatt für Projekte, Abschlussarbeiten oder Gründungsideen auf 3D-Drucker, Laserschneiden, CNC-Fräsen oder andere Elektronik zurückgreifen und sich ausprobieren.

„Am Fachbereich EGU ist der Windkanal ab diesem Wintersemester erstmals für die Studierenden im fünften Semester im Einsatz. Wir haben damit ein tolles Potenzial, den Studierenden die Windenergietechnik noch näher und praktischer zeigen zu können“, sagt Prof. Vennemann.

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