Windkraftwerke


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Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 01.08.2010

Artikel Introbild
Windkraftwerke gewinnen ihre Energie aus dem Wind. Seit 1990 ist das ein stark zunehmender Kraftwerkstyp und findet immer mehr Verwendung in windigen Gebieten.
windkraft_prinzip
Prinzipskizze eines Windkraftwerks

Die Grundgleichungen für den Massenstrom und die Leistung sind:

Massenstrom der Luft
Leistung eines Windkraftwerks als Funktion der Windgeschwindigkeit

Die Leistung steigt mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit!

Grösse Einheit Bezeichnung Bemerkungen
kg/s Massenstrom
kg/m³ Dichte Luft hat 1,1 bis 1,3 kg/m³
Rotorfläche
m/s Windgeschwindigkeit
W Abgabeleistung
- Wirkungsgrad maximal 59%

Der theoretisch maximale Wirkungsgrad einer Windturbine beträgt 59%, weil hinter der Turbine die Luft nicht stillstehen kann. Die Begründung findet man im Gesetz von Betz.

Windverhältnisse

windkraft_leistungen
In diesem Beispiel läuft die Windkraftanlage nur bei Windgeschwindigkeiten von 2 bis 14 m/s, die maximale Leistung beträgt 6,5 kW.

Bauarten von Windturbinen

Turbinenname Vielflügler 2-Flügler Savonius Darrieus
Skizzen windkraft_turbinen_vielfluegler windkraft_turbinen_2Fluegeler windkraft_turbinen_savonius windkraft_turbinen_Darrieus
Achslage horizontal horizontal vertikal vertikal
Leistungsbeiwert 35% 47% 23% 35%
Optimale Umfangs-
zu Windgeschwindigkeit
1 15 1 5

Die Darrieusturbine braucht eine Starthilfe, zum Beispiel eine kleine Savonistubine.


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