Windkraftanlagen: Horizontale oder vertikale Achse?
Anlagen mit horizontalen Achsen
Der Großteil der Technologie, die wir auf diesen Seiten besprechen, bezieht sich auf Windkraftanlagen mit horizontalen Achsen. Der Grund dafür ist einfach: Alle modernen kommerziellen Anlagen für den Netzbetrieb werden mit einem propellerähnlichen Rotor ausgestattet, der auf einer horizontalen Achse sitzt (die horizontale Antriebswelle).
Der Zweck des Rotors liegt natürlich darin, die lineare Bewegung des Windes in eine Drehbewegung umzusetzen, die zum Antrieb eines Generators verwendet werden kann. Das gleiche Prinzip wird bei modernen Wasserturbinen verwendet, wo das Wasser parallel zur Rotationsachse der Turbinenblätter fließt.
Anlagen mit vertikalen Achsen
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Eole C, eine vertikale Darrieus-Anlage mit 4,200 kW Leistung und einen Rotordurchmesser von 100 m in Cap Chat, Québec, Kanada. Die Anlage, welche die größte Windkraftanlage der Welt ist, wurde außer Betrieb genommen. Foto: Søren Krohn
© 1997 DWIA |
Wie Sie vielleicht wissen, fließt das Wasser bei klassischen Wasserrädern im rechten Winkel zur Rotationsachse (Welle) des Wasserrades.
Windkraftanlagen mit vertikaler Achse sind in diesem Sinn recht ähnlich. (Einige Turbinentypen mit vertikaler Achse konnten auch mit horizontaler Achse betrieben werden, aber sie waren niemals so effizient wie eine Turbine des reinen Propeller-Typs.)
Der einzige Vertikalachser, der jemals kommerziell gefertigt wurde, ist der Darrieus-Rotor, benannt nach dem französischen Ingenieur Georges Darrieus, der dieses Design im Jahre 1931 patentierte. (Diese Anlage wurde von der amerikanischen Firma FloWind gebaut, die 1997 in Konkurs ging). Die Darrieus-Maschine ist durch ihre C-förmigen Rotorblätter gekennzeichnet, die an einen Schneebesen erinnern. Normalerweise hat sie zwei oder drei Blätter.
Die grundlegenden, theoretischen Vorteile eines Vertikalachsers sind:
1. Generator, Getriebe etc. können am Boden bleiben und man braucht keinen Turm für die Anlage.
2. Man erspart sich einen Mechanismus zur Windnachführung.
Die Nachteile sind:
1. Die Windgeschwindigkeit in Bodennähe ist sehr gering. Man spart sich zwar einen Turm, aber im unteren Bereich der Rotorblätter wird der Wind recht schwach sein.
2. Der gesamte Wirkungsgrad der Anlage ist nicht besonders eindrucksvoll.
3. Die Maschine beginnt nicht von selbst zu laufen (d.h. die Darrieus-Maschine braucht zum Starten einen "Schubs". Das ist jedoch für eine am Netz arbeitende Anlage nur ein kleines Problem, da wir zu Beginn den Generator einfach als Motor verwenden und die Maschine mit Strom aus dem Netz zum Laufen bringen).
4. Die Anlage muß meistens mit Stahlseilen abgespannt werden, was für stark bewirtschaftetes Gebiet unpraktisch ist.
5. Wenn das Hauptlager für den Rotor ausgewechselt werden sollen, muß der Rotor entfernt werden. Das gilt sowohl für Anlagen mit horizontaler als auch mit vertikaler Achse. Im letzteren Fall kommt das einer Demontage der ganze Anlage gleich. (Das ist auch der Grund, warum die EOLE 4 im Bild oben nicht mehr in Betrieb ist).
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Letzte Änderung 23. Juli 2003 http://www.windpower.org/de/tour/design/horver.htm |