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Energie im Wind: Windgeschwindigkeit hoch drei
Die Windgeschwindigkeit ist extrem wichtig in bezug auf die Energie, die eine Windkraftanlage in Elektrizität umwandeln kann: der Energiegehalt des Windes steigt kubisch mit der mittleren Windgeschwindigkeit. Wenn sich z.B. die Windgeschwindigkeit verdoppelt, steigt der Energiegehalt um das Achtfache (2
3
= 2 x 2 x 2 = 8).
Warum aber steigt die Energie mit der dritten Potenz? Aus der Alltagserfahrung ist vielleicht bekannt, daß man für ein Auto, welches mit doppelter Geschwindigkeit fährt, viermal soviel Bremsenergie braucht, um es zum Stillstand zu bringen (was nichts anderes ist als das Newton'sche Gesetz).
Im Fall der Windkraftanlage verwenden wir die Energie aus der Bremsung des Windes, und wenn wir die Windgeschwindigkeit verdoppeln, bekommen wir pro Sekunde doppelt soviele "Windscheiben" durch den Rotor. Jede dieser Scheiben enthält viermal soviel Energie, wie wir im Beispiel mit dem gebremsten Auto erwähnt haben.
Die Grafik zeigt, daß wir bei einer Wind- geschwindigkeit von 8 Metern pro Sekunde ein
Leistungspotential
(Energie pro Sekunde) von 314 Watt pro Quadratmeter windexponierter Fläche erhalten (der Wind trifft senkrecht auf die Rotorfläche).
Bei 16 m/s bekommen wir das Achtfache, das sind 2509 W/m
2
. Die Tabelle im Abschnitt
Handbuch
der Windenergie informiert über die Leistung pro Quadratmeter windexponierter Fläche für verschiedene Windgeschwindigkeiten.
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Formel für die Leistung im Wind
Die Leistung des Windes, der gerade durch eine kreisförmige Fläche bläst, beträgt
P = 1/2  v3  r2Dabei bezeichnet P die Windleistung gemessen in W (Watt). = (rho) = Dichte der trockenen Luft = 1,225 kg/m 3 (Kilogramm pro Kubikmeter, bei einem durchschnittlichen Luftdruck auf Meereshöhe bei 15° C). v = Windgeschwindigkeit in m/s (Meter pro Sekunde). = (pi) = 3,1415926535... r = Radius (d.h. der halbe Durchmesser) des Rotors in m (Meter). |
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Letzte Änderung 8. Mai 2003 http://www.windpower.org/de/tour/wres/enrspeed.htm |
