Windkonverter

Die Vorlage dieses Buches erfolgt in der Absicht, allen noch nicht mit der einschlägigen Materie vertrauten Angehörigen technisch-naturwissenschaftlicher Berufe, insbesondere auch den im Lehrbereich Tätigen und den Studierenden solcher Berufe, eine Einführung in das Gebiet der Windenergie-Konverter zu geben. Nach einer Erörterung der für eine Nutzung der Windenergie relevanten Voraussetzungen (technisch verwertbares Energiereservoir, Häufigkeitsverteilung und Höhenabhängigkeit der Windgeschwindigkeit) werden die grundlegenden physikalischen Konversionsprinzi pien behandelt, worauf sich jeweils eine Abschätzung des maximal möglichen Wirkungs grades anschließt. Dieser einleitenden Darstellung folgt eine Übersicht der drei klassischen Konverter-Gru ndtypen: Horizontalachsen-Auftriebskonverter, Vertikalachsen-Auftriebs konverter und Vertikalachsen-Widerstands-Konverter. Die Ausführungen beinhalten die Berechnung von Leistungskennlinien bzw. die Abschätzung maximaler Leistungsbeiwerte ebenso wie die Besprechung von Dimensionierungskriterien und sinnvollen Einsatzbe reichen, wobei theoretische Ergebnisse - soweit verfügbar - anhand experimentellen Materials aufgearbeitet wird. Die theoretischen Betrachtungen zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter folgen den Arbeiten von Betz und Hütter. Im Falle des Vertikalachsen-Auftriebskonverters wird gezeigt, daß trotz des im Vergleich zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter noch nicht ganz befriedigenden Erkenntnis stands zumindest eine realitätsnahe Abschätzung des maximalen Leistungsbeiwertes mög lich ist. Die früheren Rechnungen von Just werden in ihrem Ansatz durch numerische Un tersuchungen gerechtfertig und in modifizierter Form nachvollzogen. Durch Anwendung der von Betz für das idealisierte Windrad erhaltenen Resultate auf die Strömungsverhält nisse des Vertikalachsen-Auftriebskonverters läßt sich mithilfe eines einfachen Ansatzes das Justsche Ergebnis für den maximalen Wirkungsgrad bestätigen, welches allerdings nur für den geradflügeligen Vertikalachsen-Auftriebskonverter (sog. "H-Darrieus") Gültigkeit besitzt.