NL2000302C1 - Windturbine met slank rotorblad. - Google Patents

Description

Windturbine met slank rotorblad

Windturbine omvattende een rotor met voor de aërodynamica geoptimaliseerde profielen met hoge liftcoëfficiënten zodanig dat de verhouding tussen de 5 liftkrachtvariatie en de gemiddelde liftkracht minder is dan gebruikelijk.

Inleiding & Definities

De windturbine kan een horizontale as windturbine of een verticale as windturbine zijn die een rotor omvat met rotorbladen, waarbij N is het aantal rotorbladen is en R de 10 rotorradius. Door de rotatie krijgt het deel van het blad op radius R een tipsnelheid νϋρ gelijk aan het product van de rotatiesnelheid ω uitgedrukt in rad/s en de rotorradius R in m: vtip = coR [m/s]. Dit deel tussen 0.95R en R noemt men bij een horizontale as turbine de bladtip. De ongestoorde windsnelheid V is de windsnelheid ter plekke van de as van de rotor zoals deze er zou zijn als de 15 windturbine de wind niet zou storen (beïnvloeden). De verhouding tussen de tipsnelheid νΰρ = u>R en de ongestoorde windsnelheid V is de snellopendheid die aangeduid wordt met λ = ω/W. Een profiel is een voor de aërodynamica geoptimaliseerd profiel dat door de stroming bewegend aan de voorzijde in hoofdzaak rond is en aan de achterzijde meestal scherp of afgekapt. Eén zijde van het profiel 20 noemt men de bovenzijde of wel zuigzijde die in de regel bol is. De andere zijde noemt men de onderzijde of drukzijde die de stroming volgend eerst bol is en later vaak hol of vlak. De zuigzijde en de drukzijde kunnen ook gespiegeld gelijkvormig zijn zodat een symmetrisch profiel ontstaat. Het lijnstuk dat gevormd wordt door de middelpunten van cirkels binnen het profiel die raken aan onderzijde en bovenzijde 25 noemt men de welvingkromme. Aan de profielvoorrand loopt deze kromme door tot de profielcontour. Het lijnstuk dat het voorste punt en het achterste punt van de welvingkromme verbindt is de koorde. De voorrand van het profiel ligt bij 0% van de koorde 0%c en de achterrand bij 100%c. De maximale afstand tussen de welvinglijn en de koorde uitgedrukt in procenten van de koorde is de welving. De verhouding 30 tussen de diameter van de grootste cirkel in het profiel en de koorde is de dikte t van het profiel. Een profiel kan verlengd zijn met een min of meer flexibel of in stand regelbaar deel dat geen deel uitmaakt van de koorde. Flexibel of in stand regelbaar zijn delen van de achterste helft van het profiel die in positie binnen een assenstelsel dat gefixeerd is op de voorste helft van het profiel meer dan 2.5%c verplaatsen. De 35 koorde gemiddeld over een deel van een rotorblad is de gemiddelde koorde en de 2 koorde op een bepaalde positie is de lokale koorde cr, die bij rotorbladen een functie is van de radiale positie r. Een rotorblad kan in een bepaald radiaal bereik bestaan uit meerdere profielen, in dat geval dient voor de lokale koorde cr de som van de koorden van de profielen van dat rotorblad genomen te worden.

5 De lift L die een profiel opwekt is voor kleine invalshoeken ongeveer evenredig met zowel de koorde als de liftcoëfficiënt C/. De koorde volgt uit de vergelijking C = M. Hierin is M een dimensieloze impulsverlies dat bepaald wordt met M = -1.19 +9.74Cp -21.01 Cp +17.50CP3. C is het dimensieloze koordekental dat voor een horizontale as turbine NrcfiA2/{2nR2) en voor een verticale as turbine NrCrC^/R2 10 bedraagt. Dit kental geeft aan hoe de parameters N, cr, q, r, R en λ ten opzichte van elkaar gekozen dienen te worden om een bepaald dimensieloos impulsverlies in de stroming te realiseren. Dicht bij de rotatie-as geeft het koordekental geen goede waarde daarom is dit getal voor met name zinvol in het radiale bereik beginnend bij 0.3R-0.6R en lopend tot 0.9R-1.0R Voorbeeld voor een horizontale as turbine met M 15 = 3/4. Kiest de ontwerper R = 50m, λ = 8, N = 3 en q = 0.9 dan volgt es = 68.2m2. Op een radiale positie van 25m zou de koorde dan ongeveer 2.73m moeten bedragen. Indien gesproken wordt over een gemiddeld koordekental voor een horizontale as turbine in bijvoorbeeld het bereik van 0.5R tot 0.9R wordt gedoeld op de integraal van 0.5R tot 0.9R met als integrand het koordekental C = NrcfCiX2/(2nRL) genormaliseerd — 1 r=0rR Nrc c λ2 20 met de factor 1/(0.9R-0.5R); in formulevorm: C =- f -— dr .

0-4* 2π*2

De koorde van een windturbineblad kan ook berekend worden met de vergelijking NCrrA2IR? = 8πθ(1-a)/C/, waarin a de axiale inductie is volgens de Lanchester-Betz theorie. De linkerzijde van de vergelijking is het dimensieloze kental D.

Het gemiddelde van kental D in bijvoorbeeld het bereik van 0.4R tot 0.95R is: - r=0.95/f A7 λ 2 25 D=-i- f dr.

0-55«J„ R

De vermogencoëfficiënt Cp is gedefinieerd door ΡΙ(ΥψΑ V3) waarin P het volgens de klassieke Lanchester-Betz theorie aan de stroming onttrokken vermogen is, p de luchtdichtheid is en A het rotoroppervlak ttR2. Het onttrokken vermogen P zal hoger zijn dan het elektrisch vermogen Pe door omzettingsverliezen. Voor waarden van Pe 30 tussen 0.5Pnom en Pnom, waarin Pnom het maximale 10 minuten gemiddelde ontwerpvermogen is, wordt aangenomen dat P = 1.2Pe. De bladhoek is 0° als de locale koorde van de bladtip op 0.99R in het vlak ligt waarin het blad roteert, waarbij 3 de hoek positiever wordt bij bladverdraaiing richting vaanstand. De invalshoek is de hoek tussen de koorde en ongestoorde aanstromende lucht in een 2D situatie. De invalshoek waarbij het blad geen lift levert is de O-invalshoek. De O-invaishoek van asymmetrische profielen ligt vaak tussen -0.5° en -5°. De lift verloopt voor kleine 5 invalshoeken (bijvoorbeeld tussen -8° en +8°) ongeveer lineair met de invalshoek. In de praktijk varieert de invalshoek in de tijd door bijvoorbeeld atmosferische turbulentie, waardoor ook de liftcoëfficiënt varieert. Omdat diverse parameters variëren van seconde tot seconde definieert men bijvoorbeeld de liftcoëfficiënt over 10 minuten gemiddeld als de 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt. De hoek waarbij een profiel 10 overtrekt is profielafhankelijk. Een typische overtrekhoek is +10°, waarbij de liftcoëfficiënt 1.0 tot 1.6 bedraagt. Bij grotere hoeken neemt de liftcoëfficiënt c, nog maar weinig toe of neemt hij zelfs af en neemt tegelijkertijd de weerstandcoëfficiënt cd van het profiel toe. Dit is laatste resulteert in profielweerstand D: een remmende kracht in stromingsrichting. Het rendement van windturbines daalt sterk als overtrek 15 optreedt. Normaal gezien worden turbinebladen zodanig ontworpen dat overtrek weinig voorkomt als de turbine zijn maximale vermogen nog niet bereikt heeft, ofwel onder Pnom bedreven wordt. Het vermogen blijft boven de nominale windsnelheid in hoofdzaak constant totdat de maximale bedrijfswindsnelheid Vcut^ut is bereikt. Daarboven stopt de turbine om overbelasting te voorkomen.

20 Als overtrek optreedt kan men dit voorkomen met lift verhogende middelen. Dit kunnen in de techniek bekende maatregelen zijn zoals het aanbrengen van zogenaamde vortex generatoren (vg’s), het aanbrengen van gurney flaps, het verlengen van de koorde, het vergroten van de welving, de grenslaag afzuigen door spleten in het blad, het aanbrengen van kleppen nabij de voorrand of nabij de 25 achterrand van het blad, het vervormen van een flexibel deel achter het profiel, toepassing van het Magnus effect of van FCS zoals is beschreven in Sinha, S.K., W003067169. Al deze liftverhogende middelen kunnen in principe als separate elementen op de schoep worden aangebracht of kunnen daarmee in meer of mindere mate zijn geïntegreerd, tevens kunnen al deze middelen in meer of mindere mate 30 actief of passief worden toegepast of van een regeling zijn voorzien die bijvoorbeeld reageert op basis van versnellingen van de schoep.

Vortexgeneratoren (vg's) zijn elementen die op het bladoppervlak zijn aangebracht of daarmee zijn geïntegreerd en zich vanaf het profieloppervlak uitstrekken in de stroming. Eventuele bevestigingsdelen zoals een grondplaat die verbonden is met de 35 vg, wordt niet tot de vg gerekend. De koordepositie van de vg is gerelateerd aan het 4 deel van de vg met de geringste koordepositie. De grondplaat dient ter bevestiging van de vg op het profiel en kan in hoofdzaak vlak zijn dan wel meegevormd zijn met de lokale profielvorm. Bekende uitvoeringsvormen van vg's staan ondermeer in Waring, J., US5734990; Kuethe, A.M., US3578264; Kabushiki, K.T., EP0845580; 5 Grabau, P., WOOO/15961; en Corten, G.P., NL1012949. Vg’s hebben vaak een lengte van ongeveer 3% van de koorde, een hoogte van ongeveer 1 % van de koorde en een onderlinge afstand van ongeveer 5% van de koorde. Vg's kunnen bovendien zijn uitgevoerd als airjets die uit het bladoppervlak lucht in de grenslaag spuiten zoals bijv. bekend uit Gerhard, L, US4674717. Vg's veranderen de grenslaagstroming waardoor 10 overtrek pas bij grotere invalshoeken optreedt. Profielen met vg's halen typisch liftcoëfficiënten van 1.5-2.5 en bereiken dat bij invalshoeken van bijvoorbeeld +12° tot +25°. Er is sprake van een basislijn indien 3 of meer vg's op regelmatige afstanden in hoofdzaak zijn aangebracht op een lijn loodrecht op de stromingsrichting of daarvan tot 30° afwijkend. Tangentialen zijn cirkels om het rotatiecentrum in het vlak van 15 rotatie door de betreffende profielen. Aan elkaar grenzende vortex generatoren kunnen tegengestelde vortices of dezelfde vortices opwekken. Met name op rotorbladen kunnen vg’s die de stroming naar grotere radiale posities drukken van extra voordeel zijn.

Een rotorblad ontleent sterkte aan fibers die tegen het bladoppervlak liggen en aan 20 schotten aangebracht tussen boven en onderzijde. De fibers worden bijeengehouden door elkaar en door een hars. Met name daar waar profielen dik zijn liggen tegen het oppervlak unidirectionele fibers die zich in hoofdzaak in de lengterichting van de schoep uitstrekken. De massieve dwarsdoorsnede is de doorsnede van deze in hoofdzaak unidirectionele fibers tussen 5%c en 70%c waarbij schuimdelen en holtes 25 niet meegerekend worden.

Nadelen

Windturbines hebben een hoge kostprijs omdat de krachten op de turbine hoog zijn en er veel materiaal nodig is om die krachten op te vangen. Turbineontwerpers streven 30 daarom naar hoge elektriciteitsproductie bij lage belastingen. Een nadeel van de huidige windturbines is dat de belastingen in windvlagen fors toenemen en afnemen en deze wisselende belastingen tot extra kosten leiden. Veel turbines halen rond Vnom een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt van 0.7. Een ander nadeel ontstaat bij zeer hoge windsnelheden als turbines meestal stilstaan. Er blijft dan een winddruk op de 35 bladen staan die tot grote belastingen leidt omdat met de turbinebladen een grote 5 koorde hebben die noodzakelijk is omdat men een liftcoëfficiënt kiest die 10 minuten gemiddeld niet meer dan 0.7 bedraagt. Weer een nadeel van huidige turbines is dat de aërodynamische eigenschappen van de rotorbladen moeilijk voorspelbaar zijn. De consequentie hiervan is dat een nieuw prototype van een rotor vaak een langdurig en 5 kostbare fase van testen en aanpassen doorloopt voordat hij voldoet. Bij dit aanpassen kan gebruik gemaakt worden van vortex generatoren maar daarbij ontstaat het nadeel dat daarmee hysterese in de lift versus invalshoek curve ontstaat: de lift bij toenemende invalshoek kan veel hoger zijn dan bij afnemende invalshoek. Een verder nadeel is dat hoge momenten met slanke bladen veel en sterk materiaal vereist. Bij 10 het ondervangen van dit nadeel door toepassing van dikke profielen ontstaat het nadeel dat de stroming kan loslaten aan de drukzijde wat weer tot een rendementsdaling leidt. Een verder nadeel voor inrichtingen met draaiende schoepen is dat het deel van de rotorbladen dat zich dicht bij de as bevindt vaak onvoldoende snelheid heeft om voldoende lift op te wekken. Daardoor is de tegendruk die 15 bijvoorbeeld een windturbinerotoren tegen de wind opwekt in dat deel laag en ontstaat er rendementsdaling omdat lucht van de hogedrukzijde naar de lagedrukzijde van het rotorvlak kan stromen door het rotorcentrum.

Toelichting Conclusies 20 Het is het doel van de uitvinding om deze nadelen te vermijden. Dit doel wordt bij de hierboven beschreven inrichtingen verwezenlijkt door de gangbare profielen in de inrichtingen te vervangen door profielen met een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt van meer dan 1.1, in het bijzonder meer dan 1.2 en meer in het bijzonder 1.4 en bij voorkeur ongeveer 1.6. Hierdoor kan de variatie van de liftkracht door 25 turbulentie, windschering, scheefstand, bladbewegingen of regelfouten afnemen tot meer dan 50%. Dit reduceert belastingen en daarmee de kosten in de gehele constructie. Het maakt plaatsing van turbines op locaties met hogere turbulentie mogelijk. Binnen parken kan men de afstand tussen turbines geringer kiezen.

Het is bekend dat de lift van een profiel in hoofdzaak evenredig is met zowel de 30 liftcoëfficiënt C/ als de koorde c. Onder de voorwaarde dat de ontwerper het product cc/ constant houdt, kan hij c en q vrij kiezen en behaalt het profiel de gewenste lift. Zonder er bij stil te staan voert de deskundige dezelfde gedachtegang door voor liftvariaties en dat is onjuist. Het opmerkelijke is dat liftvariaties wel net als de lift evenredig zijn met de koorde c, maar niet evenredig zijn met de liftcoëfficiënt C/. De liftvariaties zijn 35 namelijk in hoofdzaak onafhankelijk van de liftcoëfficiënt C/. Dit nieuwe inzicht leidt tot 6 de extra ontwerpregel dat om de koorde korter te kiezen dan gebruikelijk en de liftcoëfficiënt hoger dan gebruikelijk met als voordeel dat de liftvariaties lager zijn. Omdat het buitendeel van de rotorbladen grote belastingen op een windturbine is het vooral daar van voordeel om profielen toe te passen met genoemde hoge 10 minuten 5 gemiddelde liftcoëfficiënten.

Verder voordeel ontstaat door profielen van de inrichting te bedrijven op 10 minuten gemiddelde invalshoeken die afwijken van de 0-lifthoek met meer dan 10°, en in het bijzonder meer dan 12° en nog meer in het bijzonder meer dan 14° en bij voorkeur ongeveer 16°.

10 Voor windturbines waarvan de vermogenscoëfficiënt Cp tussen V3 en 16/27 ligt, kan het dimensieloze impulsverlies op allerlei manieren bepaald worden. Een van voorkeur zijnde methode is M = -1.19 +9.74CP -21.01CP2 +17.50CP3. Door de zo gevonden M gelijk te stellen aan het koordekental C kan door substitutie van N, r, ch λ, R de locale koorde cr bepaald worden. Verder voordeel ontstaat als cr kleiner gekozen 15 wordt dan de waarde die volgt als wordt aangenomen dat C/ = 1.1 en in het bijzonder 1.3 en meer in het bijzonder 1.5 en meer in het bijzonder bij voorkeur 1.7. Verder voordeel ontstaat door de bladen te bedrijven bij een hoge liftcoëfficiënt en een lage tipsnelheid wat tot minder geluidsproductie leidt.

Voorbeeld: Een klassieke horizontale as turbine heeft een profiel nabij de tip met een 20 0-lifthoek van -3°, een maximale liftcoëfficiënt van 1.3 bij 10° invalshoek en een liftcoëfficiënt die tussen deze hoeken lineair verloopt met 0.1 per graad. Boven 10° invalshoek overtrekt het profiel en neemt het rendement sterk af. Stel dat de gemiddelde invalshoek 7° bedraagt en door turbulentie varieert met ±3°, dan varieert de liftcoëfficiënt van 0.7 tot 1.3 en is gemiddeld 1.0. De liftvariatie is 0.6/1.0 = 60% van 25 het gemiddelde. Dit zijn wisselende belastingen die doorwerken in de bladen, de transmissie, de lagers, de toren, het fundament etc. en daar overal tot een kostentoename leiden. Volgens een voorbeeld van de uitvinding kiezen we vervolgens profielen met vortex generatoren waardoor overtrek pas bij grotere invalshoek optreedt. De maximale liftcoëfficiënt is nu bijv. 1.8 bij een invalshoek van 15°. De rotor 30 wordt zo ontworpen dat de invalshoek gemiddeld 12° is en de liftcoëfficiënt gemiddeld 1.5. Omdat de lift voor kleine a ongeveer evenredig is met het product van koorde en liftcoëfficiënt, kiezen we de koorde een factor 1.5 korter zodat de lift en daarmee de opbrengst gelijk blijven. Door turbulentie varieert de invalshoek in dit geval tussen 9° en 15° zonder te overtrekken. Met verder dezelfde aannames volgt dat de liftcoëfficiënt 35 varieert tussen 1.2 en 1.8. De verrassende conclusie is dat de variatie nu slechts 7 0.6/1.5 = 40% van het gemiddelde is, ofwel 2/3 van de belastingvariatie situatie zonder de uitvinding. Ook belastingswisselingen door scheefstand en windschering zijn beduidend lager omdat daarop dezelfde redenatie toepasbaar is. Door de bladen boven Vcut-out zodanig te parkeren dat de maximale positieve lift niet behaald wordt en 5 bij voorkeur dat de lift negatief is, zijn de belastingen op de bladen globaal net als de koordereductie een factor 1.5 lager. Een voorbeeld van een goede parkeerstand is die waarbij de bladhoek is ingesteld buiten het bereik van 30° -100°.

Verder voordeel ontstaat voor turbines met een instelbare bladhoek en in het bijzonder voor windturbines die de bladen richting vaanstand verstellen om het 10 vermogen te reduceren en nog meer in het bijzonder bij een turbine van het type dat op 1 of 2 constante toerentallen draait omdat de vermogenskwaliteit verbetert door de lagere belastingvariaties volgens de uitvinding. Constant toerenturbines hebben we gedefinieerd als turbines waarvan het 10 minuten gemiddelde toerental in een continu bereik minder dan 5% varieert. Bij een 2 toeren turbine heeft de turbine 2 continue 15 bereiken en wordt de 5% variatie per bereik berekend.

Verder voordeel ontstaat als liftverhogende middelen zoals bijvoorbeeld vg’s zijn toegepast op het rotorblad waarbij deze als separate elementen zijn toegevoegd of waarbij deze middelen geïntegreerd zijn met het rotorblad. Het is bekend dat men vg’s toepast om onderpresterende rotoren te verbeteren. Zo’n situatie is beschreven 20 in Corten, G.P., "Flow Separation on Wind Turbine Blades", ISBN 90-393-2582-0. Bij nieuw te ontwerpen rotoren echter raadt de vakman de toepassing van vg’s in het algemeen af. Het is namelijk algemeen bekend uit windtunnelexperimenten dat bij kleine invalshoeken de weerstand van een profiel zonder vg’s lager is dan die van hetzelfde profiel met vg’s. Verrassend is dat dit advies niet juist blijkt en voortkomt uit 25 een onjuist experiment. Een profiel zonder vg's dient men te vergelijken met een profiel met vg’s met kortere koorde dat dezelfde lift behaald. Dit gebeurt niet omdat er dan meerdere dure profielen van verschillende koorde nodig zijn.

Voorbeeld. Stel het profiel zonder vg’s heeft C/ = 1.0, cd = 0.01 en c = 1 m en het profiel met vg's met c, = 1.5, cd = 0.012 en c = 2/3 m. Beide profielen leveren dezelfde lift 30 want het product cq is gelijk. De weerstand van het profiel zonder vg’s is evenredig met ccd = 0.01 x 1 = 0.01 en van het profiel met vg's is ccd = 0.012 x 2/3 = 0.08. Met vg’s is de weerstand dus lager ook al is de weerstandscoëfficiënt hoger. De weerstandscoëfficiënt kan overigens ook dalen door vg's aan te brengen. Verder van voordeel is dat de vg’s de grenslaag sterk conditioneren en daarmee de effecten van 8 vervuiling relatief minder belangrijk maken. Dit leidt tot minder productiedaling bij vervuiling.

Verder voordeel ontstaat doordat bij de toepassing van liftverhogende middelen met name aan de zuigzijde de maximale lift bij positieve invalshoek groter is 5 dan de maximale negatieve lift bij negatieve invalshoek. Aan de aërodynamische drukzijde zijn er minder maatregelen nodig (toevoegen van schuim of toepassen van een hoger percentage type II fibers) om knik te voorkomen.

Verder voordeel ontstaat door aan de aërodynamische drukzijde carbon fibers toe te passen die speciaal geschikt zijn om trekbelastingen op te nemen. Dit leidt tot 10 een massabesparing die doorwerkt in de kosten van de hele turbine. Voor de betekenis van type I en type II fibers wordt verwezen naar Bech, A. e.a. , WO 2004/078465. In dit octrooischrift is reeds melding gedaan van een asymmetrisch gelamineerd onderdeel. Echter wordt niet aangegeven in welk opzicht het onderdeel asymmetrisch is en evenmin worden redenen aangevoerd die de basis vormen voor 15 een asymmetrische constructie terwijl die redenen (asymmetrisch aërodynamisch gedrag) pas ontstaan bij uitvoering van de bladen volgens de onderhavige uitvinding.

Verder voordeel ontstaat door spleten in het profiel aan te brengen aan de zuigzijde tussen 5%c en 60%c, de spleten bevinden zich bij voorkeur in het radiale bereik van 0.05R tot 0.5R. Deze spleten zijn verbonden met kanalen in het blad die 20 lopen naar grotere radiale positie en daar een opening hebben aan de achterrand van het blad. De centrifugale kracht op de lucht in het kanaal zorgt voor een natuurlijke zuigende werking. Verder voordeel ontstaat door spleten met meer dan 10% verschil in radiale positie aan te sluiten op verschillende kanalen. De kanalen lopen bij voorkeur in hun lengterichting van de spleten naar de uitlaat monotoon toenemend in 25 radiale positie.

Verder voordeel ontstaat door bij windsnelheden boven 12 m/s en in het bijzonder hoger dan 14 m/s de zuigzijde als drukzijde en de drukzijde als zuigzijde te benutten. Operationeel betekent dit dat de turbine de bladen over ongeveer 150° verdraait, dat de turbine stopt en weer start in de andere draairichting. Een alternatief 30 is dat de turbinegondel 180° om de verticale as draait en de rotor van opwinds naar downwinds overgaat. In dit geval blijft de draairichting van de rotor gelijk. Met de bladen in deze toestand is de variatie van de door het gehele blad ontwikkelde liftkracht minder en werkt de liftkracht op kleinere radiale positie waardoor de momenten en variaties daarvan geringer zijn.

9

Met toenemende grootte van windturbines neemt het materiaalgebruik sneller toe dan de opbrengst, daarom is materiaalbesparing bij grotere turbines belangrijker en zal meer voordeel ontstaan door toepassing van de uitvinding. Dit voordeel is met name meer bij windturbines met een rotordiameter groter dan 60m, in het bijzonder 5 groter dan 80m en meer in het bijzonder groter dan 100m.

Om hoge momenten door de rotorbladen te leiden is grote bouwhoogte voordelig. De korte koorde volgens de uitvinding leidt tot minder bouwhoogte en daardoor is het splitsen van het rotorblad in een bovenblad en een onderblad van voordeel om de momenten met weinig materiaal op te vangen. Daarom ontstaat 10 verder voordeel door de rotorbladen voor radiale posities kleiner dan bijvoorbeeld 0.5R te splitsen in een bovenblad en een onderblad. De ligger in het niet gesplitste buitendeel van het blad bestaat uit een pakket unidirectionele type I fibers aan de zuigzijde en een pakket unidirectionele type I fibers aan de drukzijde met daartussen een of meerdere schotten. Verder voordeel ontstaat als het genoemde fiberpakket aan 15 de zuigzijde doorloopt in het bovenblad en het genoemde fiberpakket aan de drukzijde doorloopt in het onderblad zodat de krachten voordelig worden doorgeleid. Verder voordeel ontstaat als het onder- en bovenblad een afstand tot elkaar bereiken van tenminste 5%f? en in het bijzonder tenminste 10%R. Het asymmetrische aërodynamische gedrag van de bladen leidt ertoe dat op het bovenste profiel vooral 20 druk staat en op het onderste vooral trek. Volgens een voorbeeld van de uitvinding heeft het onderblad een bij voorkeur 20% en in het bijzonder 40% en meer in het bijzonder 60% kortere koorde dan het bovenblad op dezelfde radiale positie. Door de rotor een negatieve conushoek te geven wordt de druk nog meer verlegd van onderste profiel naar bovenste profiel. Verder voordeel ontstaat met een rotor die bestaat uit 25 meerdere rotorbladen volgens de uitvinding die elk splitsen in een bovenblad en een onderblad en waarbij de bovenbladen samenkomen in Su en de onderbladen samenkomen in S/ waarbij de afstand tussen Su en S, tenminste 10% van de rotorradius R is. Su is het snijpunt van de rotatieas met een lijnstuk dat die as snijdt en over de grootst mogelijke afstand doorloopt binnen het bovenblad naar grotere radiale 30 positie. De definitie van S/ volgt door in de definitie van Su bovenblad door onderblad te vervangen. Verder voordeel ontstaat als de rotor bestaat uit twee in elkaar overlopende bladen die elk splitsen in een bovenblad en een onderblad waarbij de unidirectionele type I fiberpakketten van het onderbladen van de twee rotorbladen een doorlopend geheel vormen en de unidirectionele type I fiberpakketten van de 35 bovenbladen van de twee rotorbladen een doorlopend geheel vormen.

10

Bij een verticale as turbine variëren de invalshoeken ook zonder turbulentie. De invalshoekvariatie is omgekeerd evenredig met de snellopendheid. Om de invalshoekvariatie binnen het bereik van -10° tot +10° te houden kan de snellopendheid niet lager worden dan ongeveer 4½. Bij lagere snellopendheid 5 overtrekken de profielen. Toepassing van profielen met aan weerszijden vortex generatoren kan overtrek tot een groter invalshoekbereik uitstellen zodat een snellopendheid van 4, 3½ of zelfs 3 zonder overtrek mogelijk is. Dit leidt tot lagere geluidsproductie. Verder van voordeel is dat de verticale as turbine zelfstartend wordt door vortex generatoren tot dicht bij de voorrand van de profielen aan te brengen.

10 Verder voordeel kan ontstaan door profielen toe te passen met een welving van meer dan 6%c en in het bijzonder meer dan 8%c en meer in het bijzonder meer dan 10%c. De extra welving voorkomt een scherpe onderdrukpiek bij grote invalshoeken zodat minder gevoeligheid voor vuil ontstaat. Verder voordeel kan ontstaan omdat de LID verhouding van profielen met veel welving bij grote 15 invalshoeken in de regel beter is.

Indien er meerdere vg's of basislijnen min of meer in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn kan men spreken over voorste, middelste en achterste vortexgeneratoren. De voorste corresponderen met de vg's op de kleinste koordepositie, de achterste met die op de grootste koordepositie en de middelste zijn 20 daartussen gelegen. Verder voordeel ontstaat als vg’s in het midden groter zijn dan de voorsten en in het bijzonder eveneens groter zijn dan de achtersten.

Verder voordeel ontstaat door op een profiel stroomopwaarts van de basislijn met vg's enkele extra vg's te plaatsen. De extra vg's zorgen ervoor dat de stroming langer blijft aanliggen tot aan de basislijn daarachter. Deze extra vg’s reduceren 25 daardoor de hysterese in het C/-or verband als a de overtrekhoek passeert. Deze vg’s kunnen geplaatst worden tussen 3%c aan de drukzijde en 10%c aan de zuigzijde en meer in het bijzonder tussen 0%c en 5%c aan de zuigzijde. Het is voordelig als vg’s die in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn vortices van dezelfde draairichting opwekken.

30 Verder voordeel ontstaat door op een profiel de vg’s te plaatsen aan de zuigzijde tussen de ligging van het stuwpunt en die van de zuigpiek bij een invalshoek van 5°. Bij deze positie ontstaat het voordeel dat de vg’s zich bij kleine invalshoeken bevinden in een relatief lage stromingssnelheid dicht bij het stuwpunt. Neemt de invalshoek toe dan schuift de zuigpiek (de plaats van hoogste stromingssnelheid) naar de vg’s die 11 daardoor effectiever worden. Zo wordt weinig vg-activiteit bij kleine hoeken (en dus weinig extra weerstand) bereikt en veel als het nodig is bij grote hoeken.

Om genoemde cra hysterese te reduceren kan men ook lange vg’s toepassen van bijvoorbeeld meer dan 10%c of zelfs meer dan 30%c in koorderichting. In deze 5 uitvoering wordt het bladoppervlak van een soort ribben voorzien die een hoek maken met de stroming, waarbij de ribben bij voorkeur in stromingsrichting in radiale positie toenemen.

Verder voordeel ontstaat door toepassing van relatief dikkere profielen zodat momenten met minder materiaalgebruik doorleidbaar zijn. De reden is dat met vortex 10 generatoren, eventueel op beide zijden aangebracht, stromingsloslating voorkomen kan worden, zodat dikke profielen in een groot invalshoekbereik hoog rendement hebben. Profielen met dikte t% voor 20% < t < 30% zijn daardoor toepasbaar op radiale posities groter dan (100% - 2t%)R en in het bijzonder op radiale posities groter dan (100% - 2f% + 5%)R en meer in het bijzonder op radiale posities groter dan 15 (100% - 2f% +10%)R. Dit betekent dat profielen met bijv. t = 25% toepasbaar zijn op radiale posities > 0.50R en in het bijzonder voor radiale posities > 0.55R.

Verder voordeel ontstaat door vg's aan de drukzijde toe te passen om daar stromingsloslating te voorkomen. De maximale negatieve lift neemt hierdoor niet of weinig toe doordat deze vortex generatoren relatief dicht bij de profielachterrand 20 worden geplaatst op bijvoorbeeld koordeposities groter dan 30%c, in het bijzonder 50%c en meer in het bijzonder 70%c.

Een voorkeursuitvoering van de vg’s bestaat uit een lint van vg’s van flexibel materiaal zoals rubber, polyurethaan of een elastomeer eventueel voorzien van additieven die UV straling blokkeren. Meer in het bijzonder zijn geschikte plastics 25 PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, LEXAN and PFTE (Teflon) waarvan de hele vg kan zijn vervaardigd of alleen een buitenlaag daarvan. Ook kunnen steeds twee vortex generatoren van gespiegeld type samen met een grondplaat een uit één stuk vervaardigd een zogenaamd vg-paar vormen.

Het lint of een vg-paar kan men spuitgieten en op de rotorbladen aanbrengen 30 met dubbelzijdige tape, lijm of met een mechanische verbinding. Een voordelige uitvoering is de grondplaat deels te voorzien van dubbelzijdige tape en deels te bevestigen met een vloeibare lijm zoals een cyanoacrylaat. De dubbelzijdige tape geeft directe hechting waarna de vloeibare lijm tijd heeft om uit te harden. Dit hardingsproces kan versneld worden met een versneller die cyanoacrylaat direct 35 uithardt. Een voordelige uitvoering is die waarbij een oppervlak van versneller wordt 12 voorzien en het andere van een cyanoacrylaat zodat direct uitharding ontstaat als de twee oppervlakken met elkaar in contact worden gebracht. De vg’s kunnen scharnierend zijn bevestigd en pas uitklappen nadat de bladen aan de turbine zijn bevestigd. De onderzijde van het lint of een vg-paar, de zijde die tegen het 5 bladoppervlak wordt bevestigd kan enigszins hol zijn uitgevoerd met een kromtestraal die kleiner is dan de kromtestraal van het bladoppervlak op de plaats van aanbrengen. Verder voordeel ontstaat door de vg’s gekromd uit te voeren waarbij de hoek die de ongestoorde stroming met het gekromde vg vlak maakt toeneemt met bij voorkeur 5° tot 15° in stromingsrichting, waarbij in het bijzonder hoeken in het bereik van 2° tot en 10 met 30° effectief zijn. Dit voorkomt Kelvin-Helmholtz instabiliteit van de vg's.

Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een park van tenminste twee windturbines met het kenmerk dat deze turbine meer dan 10° scheef staat op de windrichting met het doel om de parkopbrengst te verhogen en in het bijzonder dat deze turbine bladen heeft met een vaste bladhoek.

15 Verder voordeel ontstaat door toepassing van rotoren volgens de uitvinding in windturbineparken. Gebleken is dat in parken het voordelig is de axiale inductie van turbines aan loef te reduceren ten opzichte van de axiale inductie van turbines aan lij waarvoor verwezen wordt naar US20060560795. Onderzoek heeft opgeleverd dat het reduceren van het toerental niet voordelig is met conventionele rotoren omdat dan de 20 invalshoek a toeneemt, overtrek optreedt en het rotorrendement daalt. De verrassende constatering is dat het met de rotoren volgens de onderhavige uitvinding wel mogelijk is goede efficiëntie te behouden terwijl de axiale inductie daalt doordat het toerental lager wordt ingesteld. Dit is mogelijk met profielen met een LID verhouding groter dan 20 bij invalshoeken die verschillen van de 0-lifthoek met meer dan 14°, in het bijzonder 25 meer dan 16°, meer in het bijzonder meer dan 16° en bij voorkeur ongeveer 18°.

Verder voordeel ontstaat door profielen toe te passen waarvan de lift minder sterk afhangt van de invalshoek ofwel waarbij de afgeleide dc//da kleiner is dan 1.1 en in het bijzonder kleiner dan 1.05 en meer in het bijzonder kleiner dan 1.0 in het bereik van 4° tot en met 7° invalshoek.

30 Verder voordeel ontstaat voor bestaande turbines door de oude rotor te vervangen door een nieuwe rotor volgens de uitvinding. Deze nieuwe rotor kan bij dezelfde belastingen groter zijn dan de oude en daarom meer produceren. De oude rotor wordt bij voorkeur vervangen door een nieuwe rotor die in het bereik van 0.6R tot 0.95R een tenminste 10% en bij voorkeur tenminste 20% kortere koorde heeft op 13 gelijke radiale positie en meer in het bijzonder in dat bereik is voorzien van vortex generatoren.

Verder voordeel is de grotere tolerantie ten aanzien van het ontwerp, de toepassing en de productie van het blad. Omdat het initiële bladontwerp al uitgaat van 5 vg's over een groot deel van het blad kunnen de eigenschappen van het geproduceerde blad eenvoudig aangepast worden door de vg’s aan te passen in positie, type, onderlinge afstand, formaat etc. Is in een deel van het blad verder uitstel van overtrek nodig dan kan dat ondermeer door de vg's groter (bijv. 25%) te kiezen, de onderlinge afstand te verkleinen (bijv. 25%), er meer bij te plaatsen (bijv een extra 10 basislijn) of de aanstroomhoek van de vg’s met de stroming te vergroten (bijv. met 5 graden). Het aërodynamisch gedrag van bladen uit dezelfde mal is hierdoor achteraf aanpasbaar. Dit kan van voordeel zijn omdat bladen uit dezelfde mal bruikbaar zijn voor verschillende turbinetypes met verschillende eisen aan de bladen. Verder van voordeel is dat op deze wijze gecompenseerd kan worden voor optredende 15 afwijkingen in de productie en voor afwijkingen tussen aërodynamisch gedrag in de praktijk en het gedrag volgens het ontwerp.

Verder voordeel ontstaat door de rotorbladen volgens de uitvinding te voorzien van tenminste een versterkt punt zoals een hijsoog waaraan het rotorblad kan worden opgetild en waarbij dit punt zich bij voorkeur bevindt op minder dan 1 koorde van het 20 zwaartepunt. Hiermee wordt eventuele schade aan vg’s voorkomen doordat er geen strop rondom het blad nodig is bij de installatie van het blad.

Verder voordeel ontstaat door vg's op windturbinebladen vrijwel parallel aan de stroming (parallel aan de tangentialen) te zetten zoals die zich voordoet bij invalshoeken kleiner dan 3°. Met toenemende invalshoek zal de stroming aan de 25 zuigzijde toenemend radiaal naar buiten afbuigen, zodat er dan een hoek ontstaat tussen de stroming en de vg's en dus een vortex. Op deze wijze wordt bereikt dat de vg's pas actief worden als dat nodig is en vrijwel geen weerstand toevoegen bij kleine invalshoeken als ze niet nodig zijn.

30 Figuren

Ter verduidelijking van de uitvinding zijn enkele figuren toegevoegd.

Fig. 1 lift versus invalshoek;

Fig. 2 horizontale as turbine met opwindse rotor;

Fig. 3 profieldoorsnede; 35 Fig. 4 profieldoorsnede; 14

Fig. 5 profieldoorsnede;

Fig. 6 profieldoorsnede;

Fig. 7 profieldoorsnede;

Fig. 8 horizontale as turbine van fig. 3 met bladen op de kop; 5 Fig. 9 windturbine met 2 blads rotor;

Fig. 10 blad van een windturbine;

Fig. 11 blad van een windturbine.

Figuur 1 toont op de x-as 1 de invalshoek a en op de y-as 2 de lift L. Curve 3 geeft het 10 verband van een gangbaar profiel zonder lift verhogende middelen. Om een gegeven lift 4 te behalen dient dit profiel aangestroomd te worden onder een invalshoek 5. Door bijvoorbeeld turbulentie in de wind varieert de invalshoek in een bereik 6 en zal daardoor de lift variëren in bereik 7. Een profiel volgens een uitvoering volgens de uitvinding met een hogere liftcoëfficiënt en kortere koorde dat zich gedraagt volgens 15 curve 8 dient dezelfde lift 4 te behalen. Dit treedt op bij een grotere invalshoek 9. Dezelfde turbulentie in de wind aannemend, varieert de invalshoek rondom 9 binnen bereik 10 dat even breed is als bereik 6. Nu het verrassende element: de liftvariatie 11 door de invalshoekvariatie binnen bereik 10 is lager dan de liftvariatie 7.

In Figuur 2 is als uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding een opwindse windturbine 13 20 met toren 13 en gondel 14 aangegeven. De turbinerotor bestaat uit een naaf 16 en bladen 18. Op de achterzijde van de bladen bevinden zich vortex generatoren die in de figuur niet zichtbaar zijn. Het vrije uiteinde van het blad is de bladtip 19 en het bevestigingseinde is de bladwortel 17. De bladen draaien rond in de richting van tangentiaal 20 en hebben een voorrand 21 en achterrand 22. De afstand van het 25 rotatiecentrum tot het uiterste van de bladtip is R. Het blad strekt zich in lengte uit van het uiteinde van de naaf tot aan R. In Figuren 3 t/m 7 tonen profieldwarsdoorsneden zoals dat te zien zou zijn bij doorsnijding I-I van het blad in figuur 2. De dwarsdoorsneden tonen zuigzijden 34 en drukzijden 35. In figuur 3 is de invalshoek a 21 van de stroming op het profiel de hoek tussen het verlengde van de koorde 25 en 30 ongestoorde aanstroming 26. De lijn door de centra van de cirkels 36 is de welvinglijn 37. De uiteinden van deze lijn vallen samen met de koorde 38 met lengte 39. De profielvoorrand is aangegeven met 31 en de achterrand met 32. Er zijn aan de zuigzijde voorste 42, middelste 43 en achterste 44 vg's aangebracht en op de drukzijde zijn eveneens vg's 41 aangebracht. Figuur 4 toont een andere uitvoering met 35 vg's 45 op kleine koorde positie en vg's 44 op grotere koordepositie. De flexibele 15 achterrand 49 getekend in twee posities in bereik 50 wordt niet meegerekend tot de koorde 29 indien bereik 50 ten opzichte van de voorste profielhelft, meer is dan 2.5%c. In het blad bevinden zich pakketten unidirectionele fibers die zich loodrecht op de dwarsdoorsnede uitstrekken aan zuigzijde 46 en aan drukzijde 47 met daartussen 5 schotten 48.

Figuur 5 toont twee schuine rijen vg's waarvan de voorste vg 61 van de bovenste lijn in de figuur stroomopwaarts geplaatst is ten opzichte van de meest achterwaartse vg 62 van de onderste lijn. Indien vg's 61 en 62 vortices met dezelfde draairichting opwekken kan dat voordelig zijn. Figuur 6 toont een voorste basislijn met vg's 63 en een 10 achterste basislijn met vg's 64. Figuur 7 toont vg's 65 die zich over een relatief groot deel van de koorde uitstrekken. Figuur 8 toont de turbine 15 uit figuur 3 direct nadat de bladen 18 om hun lengteas gedraaid zijn wat aangegeven is met pijlen 68. Dit is het op de kop toepassen van de bladen omdat aërodynamische druk- en zuigzijde van functie wisselen. De vortex generatoren 69 (slechts enkelen zijn een nummer 15 voorzien) zijn zichtbaar en bevonden zich in figuur 2 op de achterzijde van de bladen. De vortexgeneratoren zijn in werkelijkheid bij voorkeur kleiner en talrijker dan in deze figuur.

De draairichting van de hoofdas is in dit voorbeeld omgewisseld. Figuur 9 toont een turbine 15 met een tweebladige rotor waarvan de bladen 18 zich splitsen bij 75 in een 20 bovenblad 77 en een onderblad 76 die bij de verlengde hoofdas 78 verbonden zijn. De bovenbladen 76 van verschillende rotorbladen in figuur 9 komen bij elkaar in punt Su en de onderbladen komen samen in punt S/. In zowel figuur 9 als 10 kan lucht stromen door vrije ruimtes 79 tussen bovenblad en onderblad. Figuur 10 toont een blad 18 met bladtip 19 en wortel 17. De pakketten in hoofdzaak unidirectionele fibers 81 aan de 25 constructieve drukzijde lopen vanaf de bladwortel via het bovenblad 76 langs de splitsing 75 richting de tip 19. De fibers 80 aan constructieve trekzijde lopen vanaf de wortel 17 via het onderblad 77 langs de splitsing 75 richting de bladtip 19. Afstandhouder 82 bevindt zich tussen boven- en onderblad. Figuur 11 toont een blad 18 van een windturbine met daarin een spleet 85 op radiale positie n welke spleet 30 dient om lucht uit de grenslaag te zuigen waarbij de zuiging ontstaat door de centrifugale kracht op de lucht in kanaal 87 dat loopt naar de uitlaat 86 op radiale positie r^. Spleet 88 bevindt zich ten opzichte van spleet 85 op grotere radiale positie r2 en heeft bij voorkeur sterkere zuiging dan spleet 85 en daarom heeft de spleet een apart kanaal 90 dat bij voorkeur langer is in radiale richting. Kanaal 90 leidt de 35 afgezogen lucht naar uitlaat 89 op radiale positie r22.

16

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van voorkeursuitvoeringen is toegespitst op een windturbine, zal een deskundige direct inzien dat ook voordeel bereikt kan worden voor elke inrichting die hinder ondervindt van variërende liftkrachten ten 5 gevolge van invalshoekvariatie. Verder zijn numerieke waarden genoemd voor parameters als de windsnelheid, de variatie daarvan, de weerstandscoëfficiënt, de liftcoëffïciënt, de nominale windsnelheid, de invalshoek of variatie daarvan etc. De vakman begrijpt dat deze waarden slechts indicatief zijn en in werkelijkheid van profiel tot profiel verschillen of afhankelijk zijn van rotor en turbine ontwerp of de 10 operationele condities voor een turbine. De vakman zal bovendien begrijpen dat als geschreven wordt over een windturbine de betekenis zich uitstrekt tot turbines van het verticale as of horizontale as type waarbij dit slechts type aanduidingen zijn die niet direct samenhangen met de oriëntatie van de as. De tekst hierboven bevat fysische verklaringen over de stromingsverschijnselen. Begrepen dient te worden dat de 15 juistheid van deze verklaringen geen verband houdt met de geldigheid van de bij gevoegde conclusies.

Claims (43)

1. Windturbine omvattende een rotorblad met een aërodynamisch profiel met het 5 kenmerk dat dit profiel binnen het bereik van 0.5R tot 0.95R een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt q heeft groter dan 1.1, in het bijzonder groter dan 1.2 en meer in het bijzonder groter dan 1.4 en meer in het bijzonder bij voorkeur ongeveer 1.6.

2. Windturbine volgens conclusie 1 omvattende een aërodynamisch profiel met het 10 kenmerk dat dit profiel binnen het bereik van 0.5R tot 0.95R wordt bedreven op een 10 minuten gemiddelde invalshoek die verschilt van de 0-lift hoek van dat profiel met meer dan 10°, in het bijzonder meer dan 12° en meer in het bijzonder meer dan 14° en meer in het bijzonder bij voorkeur ongeveer 16°.

3. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die indien de 15 vermogenscoëfficiënt 1/3 < Cp < 16/27 dat M = -1.19 +9.74CP -21.01CP2 +17.50CP3 en dat dan in het radiale bereik van 0.5R tot 0.9R voor een horizontale as turbine en van 0.8R tot R voor een verticale as turbine de locale koorde kleiner is dan hetgeen volgt uit de vergelijking C = M aannemende dat C/ =1.1 en in het bijzonder dat q =1.3 en meer in het bijzonder dat c/ =1.5 en meer in het bijzonder bij 20 voorkeur ongeveer 1.7.

4. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die indien de vermogenscoëfficiënt 1/3 < Cp < 16/27 dat M = -1.19 +9.74CP -21.01CP2 +17.50CP3 en dat dan in het radiale bereik van 0.5R tot 0.9R voor een horizontale as turbine en van 0.8R tot R voor een verticale as turbine de in genoemde bereiken 25 gemiddelde koorde kleiner is dan hetgeen volgt uit de vergelijking C = M aannemende dat q =1.1 en in het bijzonder dat q =1.3 en meer in het bijzonder dat Ci =1.5 en meer in het bijzonder bij voorkeur ongeveer 1.7.

5. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies van het type horizontale as met verstelbare bladhoek en in het bijzonder waarbij die bladhoek met 30 toenemende windsnelheid boven Vnom gemiddeld verstelt richting vaanstand en meer in het bijzonder waarbij de turbine een constant toeren turbine is waarvan het 10 minuten gemiddelde toerental in een continu bereik minder dan 5% varieert bij levering van positief vermogen.

6. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies met een rotorblad met het kenmerk dat een lift verhogend middel is geïntegreerd met dat rotorblad of als separaat element is bevestigd aan dat rotorblad.

7. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad 5 omvattende unidirectionele type I fibers welke zich in hoofdzaak in lengterichting van het rotorblad uitstrekken en liggen tussen 5%c en 70%c aan zowel de aërodynamische drukzijde als de aërodynamische zuigzijde met het kenmerk dat de massieve dwarsdoorsnede van genoemde fibers aan de zuigzijde (46) ten opzichte van de massieve dwarsdoorsnede van de genoemde fibers aan de 10 drukzijde (48) in het radiale bereik van 0.3/? tot 0.7R tenminste 20% groter is en in het bijzonder 30% groter en meer in het bijzonder 40% groter is.

8. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad omvattende unidirectionele type I fibers welke zich in hoofdzaak in lengterichting van het rotorblad uitstrekken en liggen tussen 5%c en 70%c met het kenmerk dat 15 binnen een dwarsdoorsnede in het radiale bereik tussen 0.3/? en 0.7R de genoemde unidirectionele fibers aan de aërodynamische drukzijde voor tenminste 25% bestaan uit koolstof fibers en in het bijzonder dat aanvullend genoemde unidirectionele fibers aan de aërodynamische zuigzijde tenminste voor 25% bestaan uit glas fibers.

9. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met aan de zuigzijde een spleet (85) gelegen op een radiale positie tussen 5%/? en 70%/? met het kenmerk dat de spleet (85) verbonden is via een kanaal (87) met een uitlaat (86) gelegen op een radiale positie die ten opzichte van de spleet groter is met tenminste een factor 0.9V2, in het bijzonder een factor V2 en meer in 25 het bijzonder een factor V3.

10. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met aan de zuigzijde een spleet (85) op radiale positie r-, en een spleet (88) op radiale positie r2 waarbij r2 tenminste 10%/? groter is dan r* met het kenmerk dat de spleet (85) op o is aangesloten op een uitlaat (86) op rn en de spleet (88) op r2 30 is aangesloten op een uitlaat (89) op radiale positie r22 waarbij r22 tenminste 10%/? groter is dan r».

11. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met een drukzijde en een zuigzijde die toepassing van de drukzijde als drukzijde en de zuigzijde als zuigzijde een Cp > 0.50 behaalt met het kenmerk dat dit 35 rotorblad bij de opwekking van windenergie door de genoemde turbine ook op de kop wordt toegepast: de zuigzijde dient als drukzijde en de drukzijde dient als zuigzijde.

12. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotor met het kenmerk dat de diameter van deze rotor groter is dan 60m, in het bijzonder 5 groter dan 80m en meer in het bijzonder groter dan 100m.

13. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies van het type horizontale as omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad in de richting van de tip (19) naar de bladwortel (17) zich op een radiale positie tussen 0.7R en 0.2R splitst bij splitsing (75) in een bovenblad (76) en een onderblad (77) waartussen 10 een ruimte (79) ontstaat waardoor een luchtstroom mogelijk is en dat zowel het bovenblad als het onderblad zijn voorzien van een lift opwekkend aërodynamisch profiel.

14. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies van het verticale as type met het kenmerk dat de snellopendheid λ kleiner is dan 3.5 en meer in het bijzonder 15 kleiner dan 3.

15. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad een profiel omvat met een welving van meer dan 6%c in het bijzonder meer dan 8%c en nog meer in het bijzonder van meer dan 10%c.

16. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad een profiel omvat met tenminste een in stromingsrichting voorste (42) en een in stromingsrichting achterste (44) en een of meer middelste vortex generator(en) (43) met het kenmerk dat de voorste vortex generator geringere hoogte heeft dan het gemiddelde van de middelste(n) en 25 meer in het bijzonder dat de achterste vortex generator eveneens geringere hoogte heeft dan de gemiddelde hoogte van de middelste(n) vortex generatoren.

17. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad een profiel omvat met vortex generatoren (42, 45) welke zich bevinden tussen 3%c aan de drukzijde en 10%c aan de zuigzijde 30 en meer in het bijzonder tussen 0%c en 5%c aan de zuigzijde.

18. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad een profiel omvat met vortex generatoren (65) welke een lengte hebben van meer dan 10%c en meer in het bijzonder meer dan 20%c en nog meer in het bijzonder meer dan 30%c.

19. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad waarbij in het radiale bereik van 30% R < r < 60%R een profiel is toegepast met het kenmerk dat de dikte van dit profiel op radiale positie r groter is dan 30% -[r/(30%R) +1]5% van de locale koorde en in het bijzonder groter is dan 33% - 5 [r/(30%R) +1]5% van de locale koorde.

20. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad een profiel omvat van bij voorkeur een dikte groter dan 25%c en meer in het bijzonder een dikte groter dan 30%c met het kenmerk dat er zich vortex generatoren (41) bevinden op de drukzijde van 10 genoemd profiel.

21. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad een profiel omvat met vortex generatoren (41) aan de drukzijde op een koordepositie groter dan 30%c, in het bijzonder groter dan 50%c en nog meer in het bijzonder groter dan 70%c.

22. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met vortex generatoren met het kenmerk dat deze vortex generatoren een oppervlak omvatten vervaardigd uit een der plastics PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, LEXAN and PFTE (Teflon) en in het bijzonder dat de vortex generatoren als geheel bestaan uit een der genoemde plastics.

23. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met vortex generatoren welke verbonden zijn met een grondvlak met het kenmerk dat dit grondvlak met het rotorblad verbonden is met dubbelzijdig klevende folie en in het bijzonder dat het grondvlak verbonden is met een bij het aanbrengen vloeibare lijm en met dubbelzijdig klevende folie en meer in het bijzonder dat 25 genoemde vloeibare lijm cyanoacrylaat omvat.

24. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een windturbinepark met het kenmerk dat de genoemde turbine meer dan 10° scheef staat op de windrichting met het doel de parkopbrengst te verhogen en in het bijzonder dat de genoemde turbine bladen heeft met een vaste bladhoek.

25. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met een vaste bladhoek waarbij deze turbine aan loef staat van een andere turbine van hetzelfde type aan lij op minder dan 16 diameters onderlinge afstand met het kenmerk dat de turbine aan loef op een 10 minuten gemiddeld tenminste 10% lager en in het bijzonder tenminste 20% lager en meer in het bijzonder 35 tenminste 30% lager toerental draait dan de turbine aan lij.

26. Windturbine volgens een der voorgaande conclusies omvattende een rotorblad met het kenmerk dat dit rotorblad in het bereik van 0.6R tot 0.95R een profiel omvat waarvan in het bereik van invalshoeken a van 4° tot 7° de afgeleide dc,/do kleiner is dan 1.1 en in het bijzonder kleiner dan 1.05 en meer in het bijzonder 5 kleiner dan 1.0.

27. Werkwijze waarbij een eerste rotorblad van een bestaande turbine wordt verwijderd en wordt vervangen door een ander rotorblad met het kenmerk dat genoemd ander rotorblad volgens een der voorgaande conclusies is uitgevoerd en in het bijzonder dat genoemd ander rotorblad in het bereik van 0.7R tot 0.95R is 10 voorzien van een locale koorde cr die tenminste 10% en meer in het bijzonder tenminste 20% kleiner is dan de locale koorde cr van genoemd eerste rotorblad.

28. Windturbine, fan of propeller met een blad met het kenmerk dat het operationele bereik exclusief extreme situaties zoals bijvoorbeeld bij het starten, een deel 15 omvat waarbij de 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt c, van de profielen van dat rotorblad in het bereik van 0.4R tot 0.95R hoger is dan 1.5 en meer in het bijzonder hoger dan 1.75 en nog meer in het bijzonder hoger dan 2.0.

29. Windturbine volgens conclusie 27 met een rotorblad met het kenmerk dat voor waarden van snellopendheid λ die horen bij de ongestoorde windsnelheden 20 tussen 8 en 10 m/s, het kental D = Nc,rA2IR? voor dat rotorblad tussen r=0.5R en r=0.8R waarden aanneemt kleiner dan 3.00 en meer in het bijzonder kleiner dan 2.75 en nog meer in het bijzonder kleiner dan 2.50.

30. Windturbine volgens conclusie 27 met een diameter kleiner dan 5 m met een rotorblad het kenmerk dat voor waarden van snellopendheid λ die horen bij de 25 ongestoorde windsnelheden tussen 8 en 10 m/s, het kental D = Nc^lR? van dat blad tussen r=0.5R en r=0.8R waarden aanneemt kleiner dan 4.50 en meer in het bijzonder kleiner dan 4.00 en nog meer in het bijzonder kleiner dan 3.50.

31. Windturbine volgens conclusie 27 met het kenmerk dat voor waarden van snellopendheid λ die horen bij de ongestoorde windsnelheden tussen 8 en 10 m/s, 30 het kental D = NcrflR2 gemiddeld over het bereik van r=0.4R tot r=0.95R kleiner is dan 3.00 en meer in het bijzonder kleiner dan 2.75 en nog meer in het bijzonder kleiner dan 2.50.

32. Blad volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat in het bereik van 0.4R tot 0.95R en meer in het bijzonder in het bereik van 0.5R tot 0.8R lift 35 verhogende maatregelen zijn getroffen.

33. Blad volgens een der bovenstaande conclusies met het kenmerk dat er zich in het bereik van 0.4/? tot 0.95/? en meer in het bijzonder van 0.5R tot 0.8R vortexgeneratoren bevinden.

34. Blad volgens een der bovenstaande conclusies waarop zich in het bereik van 0.4/? 5 tot 0.95R en meer in het bijzonder van 0.5R tot 0.8R vortexgeneratoren bevinden tenminste over 50% van de lengte van dit bereik met onderlinge afstand van minder dan % maal de lokale koorde.

35. Blad volgens een der bovenstaande conclusies waarbij vortexgeneratoren opgesteld staan onder een hoek met de aan het rotatiecentrum gerelateerde 10 tangentialen kleiner dan 10° en meer in het bijzonder kleiner dan 5°.

36. Blad volgens een der bovenstaande conclusies waarbij de stroomopwaartse zijde van meer dan 70% van de vortexgeneratoren een kleinere afstand tot het rotorcentrum heeft dan de stroomafwaartse.

37. Blad volgens een der bovenstaande conclusies waarbij de opstellingshoek van 15 tenminste 25% van de aan elkaar grenzende vortexgeneratoren een onderling verschil heeft van minder dan 5 graden.

38. Blad volgens een der bovenstaande conclusies waarbij stroomopwaarts van een basislijn met vortexgeneratoren extra vortexgeneratoren zijn geplaatst met grotere onderlinge afstand.

39. Blad volgens een der voorgaande conclusies waarbij de vg’s in een patroon zijn aangebracht dat tenminste 1 en meer in het bijzonder tenminste 2 maal in koordepositie toeneemt in de lengterichting van het blad.

40. Blad volgens een der voorgaande conclusies waarbij de vortexgeneratoren in twee basislijnen zijn geplaatst waarbij in stromingsrichting achter elkaar opgestelde 25 vortexgeneratoren vortices van dezelfde draairichting opwekken.

41. Blad volgens een' der voorgaande conclusies waarbij de effectiviteit van de vortexgeneratoren regelbaar is door de stand te veranderen of ze in meer of mindere mate uit te klappen of in het bladoppervlak te laten verzinken.

42. Rotorblad volgens een der bovenstaande conclusies waarin profielen zijn 30 toegepast van tenminste 25% dikte op radiale posities groter dan 0.55R en meer in het bijzonder 0.65/?.

43. Werkwijze voor het fabriceren van een rotorblad met het kenmerk dat voor waarden van snellopendheid λ die horen bij de ongestoorde windsnelheden tussen 8 en 10 m/s, het kental D = Μνλ2//?2 voor dat blad tussen /=0.5/? en r=0.8R waarden aanneemt kleiner dan 3.00 en meer in het bijzonder kleiner dan 2.75 en nog meer in het bijzonder kleiner dan 2.50.