Читать книгу Wind bewegt - Günther Hacker - Страница 8

Die Windgeschwindigkeit ist entscheidend für die Menge der Energie, die aus dem Wind gewonnen werden kann. Dabei steigt der Energiegehalt des Windes kubisch (hoch 3) mit der Windgeschwindigkeit an. So bedeutet z.B. die Verdoppelung der Windgeschwindigkeit eine theoretische Energieausbeute, die achtmal so groß ist.

Wenn wir gerade beim Rechnen sind, dann interessiert Sie vielleicht auch noch, wie viel Leistung man nun aus einer kreisförmigen Flügelfläche herausbekommen könnte. Dabei müssen allerdings von der theoretischen Windleistung noch die tatsächlichen Verluste abgerechnet werden.

Durch genaue Messungen und Berechnungen hat der deutsche Physiker Albert Betz 1919 festgestellt, dass von der theoretischen Windleistung nur höchstens 59% oder 16/27 durch die Flügel einer Windkraftanlage genutzt werden können. Dieser Wert gilt für die Idealflügel, die sich aber praktisch nicht anfertigen lassen. Je nach Flügelzahl, Flügelform, Aufbau des Windrades und den Verlusten bei der Energieumwandlung (Generator, Getriebe) ist die tatsächliche Energieausbeute viel niedriger.

Nach Albert Betz würde dann 1 Quadratmeter Flügelfläche bei 10 m/s Windgeschwindigkeit theoretisch 360 Watt erzeugen können. Dazu kommen aber noch Verluste bei der Umwandlung des erzeugten Stroms in netzkonformen Strom oder Akkuladestrom durch die Wechselrichter oder Laderegler, so dass die effektive Stromausbeute aus dem Wind in der Praxis nur 30 bis 40 % erreicht. Das gilt nur für die modernen Dreiflügler, bei den Westernwindrädern oder den Vertikalwindrädern (senkrechte Achse) ist dieser Wert deutlich schlechter.

Eine genauere Berechnung der Windleistung finden Sie in unserem zweiten Windrad-Fachbuch „Wind ins Netz“, auch als E-Book.

In dem Diagramm haben wir die Windenergieausnutzung der verschiedenen Windradrotoren dargestellt. Die einzelnen Balken zeigen an, wie viel Prozent der vom Wind angebotenen Energie durch die jeweiligen Flügel genutzt werden kann. Bitte beachten Sie: Hier geht es nur um die reine Flügelleistung, die Verluste durch Generator, Getriebe, Reibung oder Stromumwandlung sind nicht berücksichtigt.

Wir müssen also zufrieden sein, wenn wir mit einem modernen Dreiflügler-Kleinwindrad zur Stromerzeugung bei Starkwind aus der Flügelkreisfläche von einem Quadratmeter ca. 160 Watt herausholen können.

Und dieser Wert gilt für den Standort in Meereshöhe, in der „dünneren“ Luft auf Bergen im Binnenland ist die Leistungsausbeute noch einmal bis zu 15 % geringer. Auch deshalb werden Sie in den Alpen kaum Windräder finden.

Das alles klingt im ersten Moment sehr enttäuschend, dabei sollten wir aber nicht vergessen, dass ein moderner Automotor auch keinen besseren Wirkungsgrad hat: Aus dem zugeführten Kraftstoff und Luft können höchstens 38% Bewegungsenergie gewonnen werden, der größte Teil geht als Wärme verloren, die der großflächige Kühler vernichten muss. Nur 38 % effektive Energieausbeute aus dem teuren und endlichen Energieträger Öl ist eigentlich eine ungeheure Verschwendung und Umweltbelastung. Da können wir mit unseren Windrädern doch stolz sein, denn wir vernichten nichts und der Wind ist außerdem kostenlos.

Lassen Sie sich bitte nicht von den sagenhaften Wirkungsgraden von angeblichen neuen Superwindrädern täuschen, die im Internet oder auf Messen angeboten werden. Da werden oft die Leistungsangaben total übertrieben oder die Leistung bei Windgeschwindigkeiten angegeben, die es bei uns gar nicht gibt. Damit sollen Windradinteressenten zum Kauf verleitet werden, die die physikalischen Zusammenhänge nicht kennen. Nach dem Kauf ist die Enttäuschung dann groß.

Bitte denken Sie bei einem verlockenden Angebot daran und rechnen Sie lieber zur Sicherheit nach obiger Formel nach: Mit noch so raffinierter Technik kann aus dem Quadratmeter Flügelfläche niemals mehr herausgeholt werden, als der Wind an Energie enthält!