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Vergleich der Rotorentypen Nach den derzeitigen Erkenntnissen hat sich der Horizintalachsenrotor als beste Lösung für größere Winkraftanlagen erwiesen. Durch die langen Flügel des Rotors wird eine relativ große durchströmte Fläche erzielt, die zur Erreichung einer höheren Leistung führt (s. Bilder unten). Der ausgerichtete Rotor wird vom Wind voll beaufschlagt, so wie bei einer Rohrturbine die vom Wasser frontal angeströmt wird. Der Unterschied besteht aber darin, dass ein Teil dieser Luft- massen dem auftretenden Widerstand ausweichen und somit den Rotor umgehen. Albert Betz hat schon 1920 gezeigt, dass physikalisch bedingt höchstens ca. 59 % der Wind- energie in mechanische Energie umgewandelt werden können. Heute erzielen aerodynamisch optimal gestaltete Rotorprofile einen Wirkungsgrad von ungefähr 50 %. Bei großen Windkraftlagen werden Dreiblattrotoren bevorzugt, weil sie geringere Schwingungen verursachen und dadurch aus statischer Sicht besser beherschbar sind. Ein wichtiges Merkmal ist das Verhältnis ( λ ) zwischen der Blattspitzengeschwindigkeit und der Windgeschwindigkeit. Der höchste Wirkungsgrad ergibt sich bei einem Wert λ = 7 - 8. Die Vertikalachsenrotoren hingegen werden vom Wind seitlich angeströmt, wodurch neben dem aktiven Drehmoment auch immer ein kleineres Gegenmoment auf der anderen Seite der Achse entsteht, das die Leisung des Rotors und damit auch den Wirkungsgrad reduziert. Ein neuerer Versuch, den Wirkungsgrad eines Vertikalachsenrotors zu erhöhen, ist die George Sikes Turbine (WindCrank), die eine Lösung für kleinere Anlagen sein könnte. An jeder Flügel- spitze sind Windumlenker zur Steigerung der Leistung angebracht, wo sich auch Gewichte für eine Schwungradwirkung befinden. Ein beweglicher Windabweiser ist so angeordnet, dass er die Windkräfte auf die Innenseite der Blätter lenkt und den Wind von deren Rückseite fernhält. Über den Wirkungsgrad dieser Anlage gibt es noch keine nähere Informationen. Comparison of the Rotor Types According to the actual knowledges the Horizontal-Axis-Rotor has proved to be the best solu- tion for bigger wind-power installations. Due to its long rotor blades it reaches usually a large swept area, which allows to attain a higher power output (see the pictures below). The well-oriented rotor is fully charged by the wind, such as at a bulb turbine, which is totally enclosed by a frontal water stream. But the difference consists in the fact that a part of these air masses avoid the appearing resistance and flow this way around the rotor. Albert Betz has shown already in 1920 that, due to the physical conditions, at most ca. 59 % of the wind energy can be converted into mecanic energy. Today the optimized aerodynamic rotor profiles reach an efficiency of around 50 %. For bigger wind-power installations there are favored Three-Blade-Rotors because they pro- duce fewer vibrations and are therefore better controlable with regard to statics. An important characteristic is the raport ( λ ) between the speed of the blade tips and the wind speed. The highest efficiency of the rotor results at a value: λ = 7 - 8. On the other hand the Vertical-Axis-Rotors are charged laterally by the wind, whereby besides the active turning moment there appears always a lesser counter-moment on the other side of the axis, which reduces the power and therewith also the efficiency of the rotor. A newer attempt to improve the efficiency of a Vertical-Axis-Rotor represents the George Sikes Turbine (WindCrank), which could be a solution for smaller installations. Deflectors are placed on each blade tip to boost power and accompany balance weights for a flywheel effect. An auxiliary moveable deflector is positioned so as to direct the wind forces to the inside of the blades and divert wind from the backside of the rotating blades. About the efficiency of this new gear there doesn’t exist yet near informations. |
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