Aerodynamik und Blattentwurf - Einfuhrung in die Windenergietechnik - page 155

ter [46, 47] und unlängst auch das niederländische [6] Team Einzelheiten ihrer Auslegungskri-
terien veröffentlicht, sodass es geraten scheint, diese im Allgemeinen als auch für die Kieler
Fahrzeuge speziell darzustellen [ 81] .
Bild 4.23 zeigt das Prinzip des Windautos. Eine Windturbine wandelt kinetische Energie des
Windes um in eine solche, die vom Antriebsstrang genutzt werden kann, um das Fahrzeug
voranzutreiben.

v wind

v car

Bild 4.23 Prinzip eines Windautos

4.7.2 Zur Theorie der windgetriebenen Fahrzeuge

Die Modellvorstellungen zur Wandlung der kinetischen Energie des Windes durch eine Wind-
turbine inmechanisch nützliche sind in Abschnitt 4.3 a usführlich dargestellt worden. Weiteres
findet man z. B. in [ 74, 102] . Wesentliches Kriterium ist in diesem Fall, dass der Rotor so ausge-
legt sein sollte, dass wie dargelegt

P

c P : = (4.67)

1

2 Ωv 3 4 D 2

maximiert wird. Es lässt sich leicht zeigen, dass dann der Schub (= Kraft auf die Turbine in
Windrichtung) durch

T

c T : = (4.68)

1

2 Ωv 2 4 D 2

mit c Betz
T

= 8/9 = 0,89 gegeben ist. Eine optimal auf Leistungsentzug ausgelegte Windturbine
erleidet also eine große Schubkraft. Das dimensionslose Verhältnis c P / c T ist 2/3.

4.7.3 Ein Zahlenbeispiel

BeimWettbewerb ist die umstrichene Rotorfläche auf 2 £ 2 = 4m 2 begrenzt. Wird ein Rotor mit
horizontaler Achse benutzt, reduziert sich die Fläche auf º = 3, 14m 2 . Legt man eine Windge-
schwindigkeit von 7m/s und eine Fahrgeschwindigkeit von 3,5m/s zugrunde, so ergibt sich in
Zahlen P = 1320W und T = 188N. Wären keine anderen Kräfte zu überwinden, so bräuchte
der Transport des Schubes allein die Leistung P Schub = 660W.