Innovation aus dem Tierreich: Von Eulen inspirierte Technik macht Windräder leiser

Eulen sind die Experten im lautlosen Flug. Die Beute der lautlosen Jäger ist völlig ahnungslos bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die messerscharfen Krallen in ihren Körper bohren. Inspiriert von dieser Fähigkeit der Raubvögel haben Wissenschaftler eine Technologie entwickelt, die benutzt werden könnte, um Flugzeugflügel, Windturbinen und sogar Computerlüfter deutlich leiser zu machen.

Foto: Siberian Turkamanian Eagle Owl – CNP_135511, Chris Paul, Flickr, CC BY-SA 2.0

Lautlose Technologie

Die Technologie wurde von einem Team rund um Professor Nigel Peake von der Universität Cambridge auf der American Institute of Aeronautics and Astronautics Aeroacoustics Conference im texanischen Dallas vorgestellt. “Many owls – primarily large owls like barn owls or great grey owls – can hunt by stealth, swooping down and capturing their prey undetected. While we’ve known this for centuries, what hasn’t been known is how or why owls are able to fly in silence”, erklärt Professor Peake.

Das Team hat in Zusammenarbeit mit drei anderen Institutionen in den USA eine Art Beschichtung entwickelt, dass die Oberfläche von Eulenflügeln imitiert, mit der diese das Geräusch der über den Flügel strömenden Luft minimieren. Die Wissenschaftler untersuchten die Federn von Eulen unter hochauflösenden Mikroskopen, um ihrem Geheimnis auf die Spur zu kommen.

Geräuschreduzierung für Windfarmen

Sie fanden drei unterschiedliche Faktoren, die die Geräusche unterdrücken. Zum einen ähnelt die Oberfläche der Flügel in der Detailansicht dem Dach eines Waldes. Mit diesem Profil beeinflussen die Eulen den Luftstrom. Außerdem fanden die Forscher an der Vorderkante der Eulenflügel winzige, flexible Borsten. Der letzte Faktor ist ein poröser Abschnitt an der hinteren Kante der Flügel. Das Zusammenspiel dieser drei Elemente hilft den Eulen bei ihrer lautlosen Jagd.

No other bird has this sort of intricate wing structure. Much of the noise caused by a wing – whether it’s attached to a bird, a plane or a fan – originates at the trailing edge where the air passing over the wing surface is turbulent. The structure of an owl’s wing serves to reduce noise by smoothing the passage of air as it passes over the wing – scattering the sound so their prey can’t hear them coming”, so Peake.

Das Team machte sich dann daran, die Strukturen des Eulenflügels mit Hilfe eines 3D-Druckers nachzubauen. Das Ergebnis ist eine Beschichtung, die auf nahezu allen Arten von Rotoren montiert werden könnte. Bei einem Test mit dem Rotor einer Windturbine in einem Windtunnel ergab sich, dass die Beschichtung den Geräuschpegel um 10 Dezibel senkte, ohne Einfluss auf die Aerodynamik der Flügel zu haben. Die Forscher müssen ihre Beschichtung noch perfektionieren, aber die ersten Ergebnisse sind vielversprechend.

Die neue Beschichtung soll den Bau von großen Windfarmen vorantreiben, indem sie den erzeugten Lärm minimiert. Dies ist nicht nur ein Faktor für die Bewohner anliegender Grundstücke, sondern könnte auch die Menge der von den Farmen erzeugte Energie erhöhen. Momentan sind Windräder nämlich gebremst, damit sie nicht zu viel Lärm erzeugen. Auf diese Bremsen könnte unter Einsatz der Beschichtung unter Umständen ganz verzichtet werden.