Environmental Engineering Reference
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c) Rotor- Draufsicht
b) Schnittbild A-B
Profilsehne
Rotorachse
B
u
B
G
v
u
= -u
B
Rotationsebene
v
W
v
W
n
R
A
B
Rotorebene
D/2
v
a) Rotor
-
Ansicht
Bild 9.4
Kennzeichnende Größen des Rotors zur Berechnung der Rotorleistung
spitze bezeichnet:
u
=
2
·
º
·
n
R
·
D
/2
(9.1)
Die kinetische Energie der ungestörten Luftströmungwird teilweise durch den Rotor in dieme-
chanische Energie des Rotors umgewandelt. Das Verhältnis der mechanischen Leistung
P
R
zur
Leistung des Windes
P
W
wird Rotorleistungsbeiwert oder kurz Leistungsbeiwert
c
pR
genannt.
=
P
R
P
W
2
·
º
·
n
R
·
M
R
c
pR
=
°
¢
(9.2)
1
2
º
·
D
2
/4
·
v
3
W
·
Ω
·
Dabei ist
Ω
die Luftdichte und
D
der Durchmesser des Rotors. Der Leistungsbeiwert wird durch
die Blattanzahl
N
, die Blattgeometrie, die Blattwinkel
Ø
B
, den Gierwinkel
∞
G
, die Windge-
schwindigkeit
v
W
und die Rotordrehzahl
n
R
bestimmt.
c
pR
=
f
(
N
,Blattgeometrie,
Æ
G
,
Ø
B
,
v
W
,
n
R
)
(9.3)
Die Rotorleistung wird maximal, wenn der Gierwinkel, der die Abweichung der Windrichtung
von der Ausrichtung der Rotorachse angibt, null ist. Mit zunehmendem Gierwinkel wird die
in Bezug zur Windrichtung stehende Normalkomponente der Rotorfläche kleiner, sodass die
Leistung in erster Näherung proportional zum Kosinus des Gierwinkels sinkt. WEA führen die
Gondel der Windrichtung nach, die Beeinflussung der Rotorleistung durch den Gierwinkel
wird daher in den folgenden Ausführungen nicht berücksichtigt.
Das Verhältnis der Blattspitzengeschwindigkeit
u
zur Windgeschwindigkeit
v
W
wird Schnell-
laufzahl
∏
oder englisch TSR (Tip Speed Ratio) genannt und ist ein wesentlicher Parameter zur
