|
|
Die Windenergie Das kinetische Energiepotential der Luftmassen - die den Erdball umhüllen - ist sehr groß. Davon ist aber nur ein relativ geringer Anteil als Windkraft für die Energieerzeugung nutzbar. Die intensive Windenergie aus höheren Luftschichten kann heute noch nicht genutzt werden. Wegen der geringen Dichte der Luft ist eine wirtschaftliche Energieerzeugung erst in Lagen mit einer mittleren jährlichen Windgeschwindigkeit von 4 - 5 m/s möglich (s. Bilder unten). Bei einer Geschwindigkeit von 5 m/s ergibt sich theoretisch eine spezifische Leistung von ca. 75 Watt pro m2 durchströmter Fläche. Somit kann man bei einer Windanlage mit einer durch- stömten Fläche von 2000 m2 (Flügellänge ca. 25 m) mit einer Leistung von 150 kW rechnen. Die theoretische Leistung ergibt sich aus der Formel: P = g A v3 / 2g (g = Wichte der Luft). Heute sind größere Windkraftanlagen mit einer installierten Leistung >= 1 MW üblich. Die aktuellen Entwicklungen konzentrieren sich auf den Einsatz von Off-Shore-Windparks auf See, wodurch noch wesentlich größere Gesamtleistungen erzielt werden können. Es werden Kraftanlagen mit Horizontalachsenrotoren bevorzugt, weil diese einen besseren Wirkungsgrad haben. Die Rotorblätter haben ein spezielles Profil und funktionieren nach dem Auftriebsprinzip, wie aus der Luftfahrttechnik bekannt. Für die korrekte Ausrichtung des Rotors ist eine Windrichtungs-Nachführung erforderlich. Eine Steuerfahne bewirkt eine einfache und automatische Einstellung zur Windrichtung. Heute werden bevorzugt Schnell-Läufer mit 2 - 3 Rotorblättern gebaut. Sie funktionieren als Freiläufer oder sind mit einem Diffusor versehen. Die bekanntesten Vertikalachsensysteme sind der Savonius-Rotor und der Darrieus-Rotor. Diese Systeme sind unabhängig von der Windrichtung, und sie benötigen auch keinen hohen Turm (Mast). Ihr Wirkungsgrad ist aber geringer im Vergleich zu den Horizontalachsenrotoren. Eine neuere Erfindung ist die George Sikes Turbine, die auch als WindCrank(TM) bekannt ist. Es gibt auch Rotoren die die Aufwindströmung an günstigen Standorten der Erde nutzen. The Wind Energy The kinetical energy potential of all the air masses - which surround the globe - is very high. But only a small part of this wind power can be used for the production of electrical energy. The intensive wind energy of the higher layers of the atmosphere is not yet usable today. Because of the low density of the air an ecomical energy production is only possible in zones with a mean yearly wind velocity of at least 4 - 5 m/s (see the pictures below). At the wind speed of 5 m/s results theoretically a specific power of ca. 75 Watt per m2 swept area. Thus in the case of a wind installation with a swept area of 2000 m2 (the blade lenght of the rotor is ca. 25 m) it can be reckoned with a power of 150 kW. The formula of the theoretic wind power is : P = g A v3 / 2g (g = specific gravity of the air) Nowaday the wind power plants are usually build with an installed power >= 1 MW. The present trends are concentrated on the construction of Off-Shore-Windparks on the sea, which allow the realisation of a still much higher installed power. The power plants with Horizontal-Axis-Rotors are generally favoured because these have an higher efficiency. The rotor blades have a special profile and are functioning on the base of the buoyancy principle, which is known from the aerospace technics. The correct orientation of the rotor to the wind direction needs a special adjusting gear. A simple device that turns the rotor automatically is the wind flag. Today the usually built runners are with 2 - 3 rotor bades, which have an high rotation speed. They can work unshrouded or equipped with a special diffusor. The most known Vertical-Axis-Systems are the Savonius-Rotor and the Darrieus-Rotor. These Systems work independently of the wind direction and they need no high tower (mast). But their efficiency is lower in comparison with that of the Horizontal-Axis-Systems. A newer invention ist the George Sikes Turbine, which is known also as the WindCrank(TM). There are also rotors that use the up-wind currents at favorable places of the earth.
|