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Moderne Windkraftanlagen nutzen einen Teil der Bewegungsenergie des Windes. Dabei
verlangsamen sie den Wind. Prinzipiell ist es nicht möglich, die gesamte enthaltene
Leistung zu nutzen. Dazu müsste der Wind bis zum Stillstand abgebremst werden und die
Windströmung käme zum Erliegen. Dies erkannte auch der deutsche Physiker Albert Betz.
Im Jahr 1920 beschrieb er, dass dem Wind die maximale Leistung entnommen werden
kann, wenn man ihn auf ein Drittel seiner ursprünglichen Geschwindigkeit abbremst. Nur
in diesem einen Fall sind theoretisch 16/27 beziehungsweise 59,3 Prozent der im Wind
enthaltenen Leistung nutzbar. Dieser Wert trägt heute zu Ehren seines Entdeckers den
Namen Betz'scher Leistungsbeiwert.
Der Leistungsbeiwert gibt also an, welchen Anteil des Windes eine Windkraftanlage nutzt.
Optimierte moderne Anlagen können heute bei idealen Betriebsbedingungen bis knapp
über 50 Prozent der im Wind enthaltenen Leistung nutzen und in elektrische Energie um-
wandeln. Sie erreichen also Leistungsbeiwerte von gut 50 Prozent und kommen damit be-
reits sehr dicht an die physikalischen Grenzen heran. Auf Englisch heißt der Leistungs-
beiwert „power factor“ und trägt das Formelzeichen
c
P
. Der Leistungsbeiwert ist eine typi-
sche Größe für Windkraftanlagen, die sich auch in vielen Datenblättern bei Herstellern
wiederfindet.
Bremst eine Windkraftanlage den Wind ab, ändert sie dadurch auch den Strömungsverlauf
des Windes. Der abgebremste Wind durchströmt hinter der Anlage eine größere Fläche.
Der Strömungsverlauf weitet sich auf (
Abbildung 8.5
).
Abbildung 8.5
Strömungsverlauf einer
Windkraftanlage
Bei der Nutzung des Windes unterscheidet man zwischen dem
Widerstandsprinzip und dem
Auftriebsprinzip.
