Die erneuerbaren Energien - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 207

a b

100 100

..

..
m Hohe

75 75 200 m Hohe

200

130

130

50 50

80
40

80

40

25 25

20

20

4 8 12 16 20

4 8 12 16 20

−1 −1

Windgeschwindigkeit (m s ) Windgeschwindigkeit (m s )

Abb. 6.35 Die Summenhäufigkeiten der Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Höhe für
einen inländischen Standort ( a ) und einen küstenahen Standort ( b ) in Deutschland

von Windkratanlagen. Im Inland lohnt sich die Aufstellung nur, wenn dafür Standorteauf
größeren Höhen, also zum Beispiel auf Bergen, zur Verfügung stehen, oder man muss eine
Windkratanlage mit der entsprechend großen Höhe im Flachland aufstellen.

6.7 Die Strömungsenergie: Windkraftanlagen

Eine Windkratanlage besteht im Prinzip aus einem Turm, der möglichst hoch sein sollte,
und einem in der Turmspitze installierten Rotor mit einem oder mehreren Flügelblättern,
deren Länge r möglichst groß sein sollte. Ist r groß, dann ist auch die Fläche A πr groß,

die der Rotor bei seiner Drehung mit seinen Flägelblättern überstreicht. Die Fläche A ist
einer der Parameter, welcher die Leistung bestimmen, die eine Windkratanlage aus der
kinetischen Energie des Winds in andere Energieformen umwandeln kann.
Nach ( 6.1 ) ergibt sich die Windintensität bei einer Windgeschwindigkeit

=

v zu

ρ m
v

I kin = vw kin = (6.83)

und daraus die Windleistung auf einer Fläche A zu

A ρ m

.

P kin = AI kin =

v

(6.84)

Die Windkratanlage wandelt diese Leistung mit dem Wirkungsgrad η in die Leistung
P WKA um, die anschließend auf einen Generator übertragen und in elektrische Leistung P
umgewandelt wird:

P = η Wd P kin . (6.85)

Wichtig ist, dass die Leistung P WKA des Rotors allein linear von der Fläche A abhängt und
mitder3.PotenzderWindgeschwindigkeitzunimmt.DieErrichtungeinerWindkratanla-
ge lohnt, wegen der starken Abhängigkeit von v , erst dann, wenn die Windgeschwindigkeit