In diesem Kapitel stellen wir kurz den



1. Horizontal- und Vertikal-Achsen-Konverter

    1.1 Der Vertikalachsenkonverter

    Hier unterscheidet man üblicherweise den Savonius-Rotor (im Bild rechts), bestehend aus zwei gegeneinander versetzten Zylinderhälften und den bekannteren Darrieus-Rotor (links), dessen zwei bis vier Rotorblätter einen überdimensionalen Zwiebelring formen; bei den Flügeln des Heidelberg-Rotors (Mitte) ist das Tragflächen-Profil erkennbar.

    Der Vertikalachsenkonverter ist die seltener eingesetzte windgetriebene Einrichtung, diese Form der Windkraftanlage konnte sich in Deutschland nicht durchsetzen. Deshalb beschäftigen wir uns im nächsten Abschnitt nur mit dem Aufbau des Horizontal-Achsen-Konverters.

    1.2 Der Horizontalachsenkonverter

    Die Horizontalachsenkonverter sind die heute am meisten eingesetzten Windräder. Diese Anlagen müssen durch ihre horizontale Achse je nach Windrichtung ausgerichtet werden. Ein Vorteil allerdings ist, dass die Rotorblätter so verstellt werden können, dass sie perfekt im Wind stehen, wodurch die Leistungsaufnahme optimiert wird.

    TOP

2. Die Komponenten einer Windkraftanlage

    2.1 Turm

    Der Turm trägt die Gondel und den Rotor. Ein hoher Turm ist von Vorteil, da die Windgeschwindigkeit bekanntlich mit der Höhe zunimmt. Moderne Windkraftanlagen weisen eine Höhe von 50-99m auf. Ab 99m Höhe müssen die Windkraftanlagen nämlich beleuchtet sein, um für Flugzeuge gut sichtbar zu sein.

    2.2 Gondel

    Die Gondel ist das Gehäuse einer Windkraftanlage.
    In ihr befinden sich die wichtigen Teile, wie zum Beispiel der Generator und das Getriebe.
    Die Gondel sitzt auf dem Turm und ist verbunden mit dem Rotor, der aus den Rotorblättern und der Nabe besteht.

    Bildquelle: „StromBASISWISSEN“ Heft Nr. 109

    2.3 Rotorblätter

    Die Blätter des Rotors - als sichtbares Herzstück der Windkraftanlage - nehmen den Wind auf, und werden dadurch in Bewegung gesetzt. Sie leiten die Windenergie über die Nabe und das Getriebe an den Generator weiter, der diese in elektrische Energie umwandelt. Bei modernen 1000kW-Anlagen haben die Rotorblätter typisch eine Länge von 27m.

    Die Blätter unserer modernen Anlagen besitzen aus aerodynamischen Gründen ein Profil ähnlich wie Vogel- oder Flugzeug-Flügel. Sie tragen deshalb den Namen "Auftriebsläufer". Zum Verständnis dieser Rotorblätter hier der Versuch einer knappen anschaulichen Erklärung und Hinweise zum Weiterlesen.

    2.4 Rotornabe

    Die Rotornabe verbindet die Rotorblätter mit dem Getriebe.

    2.5 Getriebe

    Durch das Getriebe wird die langsame Drehzahl des Rotors in eine schnellere, für die Stromerzeugung mit dem Generator benötigte, Drehzahl umgewandelt.

    2.6 Generator

    Der Generator wandelt die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um, die danach ins Stromnetz eingespeist werden kann.

    In einer früheren Projekt-Arbeit unter dem Titel "Wie kommt der Strom in die Steckdose unserer Schule" haben wir den Aufbau eines Generators bereits erläutert und verweisen deshalb auf diese Arbeit.

    2.7 Kühleinrichtung

    Bei größeren Anlagen kühlt diese Einrichtung Generator und Getriebe.

    2.8 Elektromotor

    Ein Elektromotor hat die Aufgabe, die Gondel mit dem Rotor immer richtig in den Wind zu drehen und damit die Rotorblätter perfekt auszurichten. Gesteuert wird er von einem elektronischem Regler, der mit der Windfahne verbunden ist.

    2.9 Elektronischer Regler

    Der elektronische Regler überprüft ständig die Funktion der Anlage und steuert die Windnachführung der Gondel. Außerdem ist der elektronische Regler für die automatische Bremsung der Anlage zuständig, die beim Eintreten von Problemen, wie Überhitzung des Getriebes bzw. des Generators, notwendig wird.

    2.10 Anemometer und Windfahne

    Das Anemometer und die Windfahne messen ständig Windgeschwindigkeit sowie Windrichtung und geben diese an den elektronischen Regler weiter. Dieser braucht die Werte zur Ausrichtung der Gondel (s.o.), um die Windkraftanlage bei einer Windgeschwindigkeit von etwa 5m/s einzuschalten und bei einer Windgeschwindigkeit von über 25m/s automatisch abzuschalten, um Schäden an der Anlage selbst oder ihrer Umgebung zu vermeiden.

Zum Weiterlesen

Hier möchten wir noch Links ergänzen, die wir u. a. als Quellen benutzt haben und die wir zum Weiterlesen empfehlen:

TOP

Zurück zur Inhaltsübersicht Wind

Zurück zur Seite GSG - Physik

Erstellt am 26.01. 2004; zuletzt geändert am 11.01.2005 . (Ka)