Je mehr kinetische Energie dem Wind von einer Windkraftanlage entzogen wird, umso stärker wird der Wind abgebremst, wenn er wie auf unserem Bild die linke Seite der Anlage verläßt. (Wenn Sie sich über die Form der Stromröhre wundern, haben Sie wahrscheinlich noch nicht gelesen, wie eine Windkraftanlage den Wind ablenkt ).

Wenn wir versuchten, die gesamte Energie aus dem Wind zu gewinnen, dann hätte die Luft hinter dem Rotor die Geschwindigkeit null, d.h. sie würde die Windkraftanlage nicht verlassen. In diesem Fall könnten wir dem Wind überhaupt keine Energie entziehen, da auf der anderen Seite keine Luft mehr auf den Rotor einströmen könnte.

Im anderen Extremfall könnten wir den Wind ohne jede Abbremsung durchströmen lassen. Auch in diesem Fall hätten wir natürlich keine Energie aus dem Wind gewonnen.

Wir können deshalb annehmen, daß es zwischen diesen beiden Extremen einen Bereich geben muß, wo wir durch die Bremsung des Windes nutzbare mechanische Energie gewinnen können. Bei genauerer Betrachtung stellt sich heraus, daß es dafür eine recht einfache Lösung gibt: Die ideale Windkraftanlage bremst den Wind um 2/3 seiner ursprünglichen Geschwindigkeit herab. Um das zu verstehen, müssen wir das fundamentale physikalische Gesetz der Aerodynamik von Windkraftanlagen anwenden:

Das Betz'sche Gesetz besagt, daß eine Windkraftanlage höchstens 16/27 (oder 59%) der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie umwandeln kann.

Dieses Gesetz stammt von dem deutschen Physiker Albert Betz und wurde von ihm im Jahr 1919 formuliert. Sein Buch "Wind-Energie", welches 1926 erschien, gibt einen guten Überblick über Windenergie und Windkraftanlagen in dieser Zeit.

Es ist eigentlich überraschend, daß man in der Lage ist, eine derart allgemeine Aussage zu treffen, die für alle Windkraftanlagen mit einem scheibenähnlichen Rotor gültig ist.

Die Herleitung dieses Theorems erfordert etwas Mathematik und Physik, aber lassen Sie sich davon nicht abschrecken, wie auch Betz selbst in seinem Buch schreibt. Seinen Beweis finden Sie im Handbuch der Windenergie auf dieser Website.