Das Bild auf der vorigen Seite über die Energie im Wind ist etwas vereinfacht. In Wirklichkeit lenkt eine Windkraftanlage den Wind ab; und das sogar, bevor der Wind überhaupt die Rotorebene erreicht hat. Das bedeutet, daß wir mit einer Windkraftanlage niemals die gesamte Energie im Wind gewinnen können. Im Abschnitt über das Betz'sche Gesetz werden wir noch genauer darauf eingehen.

Im Bild oben kommt der Wind von rechts, und wir verwenden eine Vorrichtung, um einen Teil der kinetischen Windenergie zu gewinnen. (In diesem Fall handelt es sich um einen dreiblättrigen Rotor, aber es könnte auch ein anderer Mechanismus sein).

Der Rotor einer Windkraftanlage wird den Wind bremsen, wenn er dessen kinetische Energie in Rotationsenergie umwandelt. Das bedeutet, daß sich der Wind links des Rotors langsamer bewegen wird als rechts des Rotors.

Da aus dem Rotor gleich viel Luftmasse (pro Sekunde) von rechts einströmen und nach links ausströmen muß, wird die Luft hinter der Rotorebene eine größeren Querschnitt (Durchmesser) einnehmen.

Im obigen Bild haben wir diese Situation durch eine imaginäre Röhre um den Rotor, eine sog. Stromröhre, verdeutlicht. Die Stromröhre illustriert, wie die langsamer strömende Luft links ein größeres Volumen hinter dem Rotor einnimmt.

Der Wind wird nicht genau hinter der Rotorebene auf seine Endgeschwindigkeit abgebremst. Vielmehr erfolgt diese Bremsung allmählich, bis die Geschwindigkeit fast konstant wird.

Die Grafik links zeigt den Luftdruck (vertikale Achse) als Funktion des Abstandes von der Rotorebene (horizontale Achse). Der Wind kommt dabei von rechts und der Rotor liegt in der Mitte der Grafik.

Je weiter sich der Wind von rechts an den Rotor annähert, umso stärker steigt der Luftdruck, da der Rotor als Hindernis im Wind wirkt. Beachten Sie, daß der Luftdruck hinter der Rotorebene (links) abrupt abfällt. Danach steigt er wieder auf den Normaldruck in diesem Gebiet an.

In den weiter stromabwärts gelegenen Gebieten führen Turbulenzen im Wind zu einer Vermischung des langsamen Windes hinter dem Rotor mit dem schnelleren Umgebungswind. Der Windschatten hinter dem Rotor wird sich deshalb nach und nach auflösen, je weiter wir uns von der Anlage wegbewegen. Wir werden später auf der Seite über den Park-Effekt darauf zurückkommen.

Sie können jetzt einwenden, daß sich der Rotor auch dann dreht, wenn wir ihn in eine normale, zylindrische Röhre packen, wie im Bild unten dargestellt. Warum bestehen wir darauf, daß die Stromröhre flaschenförmig sein muß? Natürlich ist es richtig, daß sich der Rotor auch dann drehen kann, wenn wir um ihn herum einen riesige Glasröhre anbringen, aber überlegen wir, was dann geschieht:

Der Wind links des Rotors bewegt sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als rechts des Rotors. Gleichzeitig wissen wir, daß pro Sekunde das gleiche Luftvolumen rechts einströmen und links ausströmen muß. Daher können wir folgern, daß ein Teil der von rechts auf den Zylinder einströmenden Luft vor der Röhre abgelenkt werden wird, wenn wir ein Hindernis (in unserem Fall den Rotor) in die Röhre aufbauen. Der Grund dafür ist das Hochdruckgebiet, das sich am rechten Ende der Röhre aufbaut.

Eine zylindrische Röhre ist deshalb kein genaues Modell für den Wind, der auf eine Windkraftanlage trifft. Richtig ist vielmehr das Bild am Beginn dieser Seite.