Windkonverter

Die Vorlage dieses Buches erfolgt in der Absicht, allen noch nicht mit der einschlagigen Materie vertrauten Angehoerigen technisch-naturwissenschaftlicher Berufe, insbesondere auch den im Lehrbereich Tatigen und den Studierenden solcher Berufe, eine Einfuhrung in das Gebiet der Windenergie-Konverter zu geben. Nach einer Eroerterung der fur eine Nutzung der Windenergie relevanten Voraussetzungen (technisch verwertbares Energiereservoir, Haufigkeitsverteilung und Hoehenabhangigkeit der Windgeschwindigkeit) werden die grundlegenden physikalischen Konversionsprinzi- pien behandelt, worauf sich jeweils eine Abschatzung des maximal moeglichen Wirkungs- grades anschliesst. Dieser einleitenden Darstellung folgt eine UEbersicht der drei klassischen Konverter-Gru ndtypen: Horizontalachsen-Auftriebskonverter, Vertikalachsen-Auftriebs- konverter und Vertikalachsen-Widerstands-Konverter. Die Ausfuhrungen beinhalten die Berechnung von Leistungskennlinien bzw. die Abschatzung maximaler Leistungsbeiwerte ebenso wie die Besprechung von Dimensionierungskriterien und sinnvollen Einsatzbe- reichen, wobei theoretische Ergebnisse - soweit verfugbar - anhand experimentellen Materials aufgearbeitet wird. Die theoretischen Betrachtungen zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter folgen den Arbeiten von Betz und Hutter. Im Falle des Vertikalachsen-Auftriebskonverters wird gezeigt, dass trotz des im Vergleich zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter noch nicht ganz befriedigenden Erkenntnis- stands zumindest eine realitatsnahe Abschatzung des maximalen Leistungsbeiwertes moeg- lich ist. Die fruheren Rechnungen von Just werden in ihrem Ansatz durch numerische Un- tersuchungen gerechtfertig und in modifizierter Form nachvollzogen. Durch Anwendung der von Betz fur das idealisierte Windrad erhaltenen Resultate auf die Stroemungsverhalt- nisse des Vertikalachsen-Auftriebskonverters lasst sich mithilfe eines einfachen Ansatzes das Justsche Ergebnis fur den maximalen Wirkungsgrad bestatigen, welches allerdings nur fur den geradflugeligen Vertikalachsen-Auftriebskonverter (sog. "H-Darrieus") Gultigkeit besitzt.