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.