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Windenergie fürs Eigenheim

Windturbinen vertikal – Strom erzeugen fürs Eigenheim

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am Donnerstag, 10.11.2022 - 13:52 (Jetzt kommentieren)

Die Nachfrage nach Windturbinen mit vertikaler Achse (VAWTs) boomt. Der Grund: Man kann mit ihnen zu Hause selbst Strom erzeugen. Und sie haben gegenüber traditionellen Windrändern eine Reihe von Vorteilen. Sie sind klein, robust und preiswert und sie erzeugen auch bei wenig Wind noch Strom. Allerdings gibt es noch nicht allzu viele Anbieter – und deshalb auch wenig Vergleichsmöglichkeiten. Doch der Markt ist in Bewegung.

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Bislang waren Wachstum und die Akzeptanz von Windturbinen in privaten Anwendungen noch begrenzt, aber städtische VAWTs haben gegenüber ihren größeren Verwandten mit horizontaler Achse eine Reihe von Vorteilen. Vertikale Windturbinen sehen zwar komplett anders aus als Großanlagen, sie funktionieren im Grund aber ähnlich.

Der Hauptunterschied besteht in der Form und Position der Flügel. Vertikale Heimwindkraftanlagen sind mit Flügeln konstruiert, die nach oben zeigen und nicht nach außen, wie bei den Windrädern, die auf Feldern stehen. Der Vorteil ist: Auf diese Weise lässt sich der benötigte Platz für den Hausbesitzer deutlich reduzieren, um eine horizontale Turbine zu installieren.

Das vertikale Design macht diese Turbinen auch vielseitiger und sie können so auch auf dem Haus, im Garten oder auf der Scheune installiert werden. Dabei trifft der Wind auf die Blätter der Turbine, deren kinetische Energie diese dazu zwingt, sich auf ihrem Rotor zu drehen.

Diese Blätter sind unter Berücksichtigung unterschiedlicher Windrichtungen konstruiert, meist stark gekrümmt und verdreht, um so eine bessere Angriffsfläche zu bieten. Die Blätter sind mit einem Generator im Turbinengehäuse verbunden, der dann den Strom erzeugt.

Der Strom wird dann durch einen Transformator geleitet, und kann dann im Haus genutzt werden kann oder er fließt in einen Stromspeicher.

VWATs erzeugen Strom - wenn wenig Wind weht

Vertikalachsen-Windturbinen, oder kurz VAWTs, sind gut geeignet für den Einsatz in Städten und ländlichen Umgebungen, in denen die Windströmung gering und wenig vorhersehbar ist.

Bislang waren Wachstum und die Akzeptanz von Windturbinen in privaten Anwendungen noch begrenzt, aber städtische VAWTs haben gegenüber ihren größeren Verwandten mit horizontaler Achse eine Reihe von Vorteilen. Sie können – wie Solaranlagen mit Speicher – lokal Strom für netzunabhängige Anwendungen erzeugen.

Ihre geringe Größe macht die VAWTs zu einer guten Alternative sowohl für die Installation am Boden als auch für die Montage auf Gebäuden und Dächern, die für die Installation höherer horizontaler Windanlagen wenig geeignet wären.

Ihr größter Vorteil ist jedoch: Diese Art von Windturbinengeneratoren können den Wind aus jeder Richtung nutzen. Es ist also auch nicht erforderlich, ihre Blätter am Wind auszurichten. Wegen ihres einfachen und reibungsarmen vertikalen Blattdesigns haben Turbinen mit vertikaler Achse eine relativ niedrige Einschaltwindgeschwindigkeit, die es ihnen ermöglicht, unabhängig von der Stärker oder der Richtung des Windes zu arbeiten.

Ein weiterer Vorteil von Windkraftanlagen mit vertikaler Achse besteht darin, dass sie in unmittelbarer Nähe des Verwendungsorts positioniert werden können, wodurch die Belastung der bestehenden Netzinfrastruktur verringert wird.

Verschiedene Typen – Savonius und Darrieus-Konstruktionen

Die maximale Leistung, die eine Windkraftanlage aus dem Wind gewinnen kann, hängt stark von Art, Bauart und Standort ab. Horizontale Windturbinen gewinnen Energie, indem sie den ankommenden Wind mit ihren Rotorblättern „einfangen“. Sie drehen sich um eine Achse senkrecht zum Wind und verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionen.

Rotierende Schaufeln, Tassen oder Schneebesen-Designs sind weit verbreitet, jedes mit seinen eigenen Vor- und Nachteilen. Ursprünglich wurden Turbinenstrukturen mit vertikaler Achse zum Pumpen von Wasser und zur Bewässerung von Pflanzen an abgelegenen Orten (in den USA) verwendet, wobei der Wind aus allen Richtungen und mit niedriger Geschwindigkeit wehte.

Heute sind VAWTs eine effiziente Lösung für den Einsatz in bebauten Gebieten, in denen der Wind instabil ist, wobei das Design von VAWT in zwei Haupttypen kategorisiert wird: Savonius- (luftwiderstandsgetriebene) und Darrieus- (liftgetriebene) Konstruktionen. Beide Formen sind gut für Städte und ländliche Gebiete mit schwachen und instabilen Windgeschwindigkeiten geeignet.

Die Savonius-Windkraftanlage dreht sich langsamer. Die Darrieus-Windkraftanlage drehen sich mit einer höheren Drehzahl und eignet sich daher besser zur Stromerzeugung. Darrieus-Rotoren sind in der Regel jedoch nicht selbststartend.

Deshalb gibt es zunehmend hybride Darrieus-Savonius-Rotoren, die mehr kinetische Energie aus einer niedrigen und unvorhersehbaren Windgeschwindigkeit für den Einsatz in städtischen Umgebungen gewinnen können. Aber auch zahlreiche andere Modelle drängen mitterelweile auf einen rasch wachsenden Markt. Die gößte Verbreitung haben VAWTs derzeit in Asien (China) und den USA.

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