Windturbinen vertikal - billig Energie erzeugen und Geld sparen

Windturbinen mit vertikaler Achse, oder kurz VAWTs, sind vor allem für den Einsatz in Städten und bewohnten Umgebungen geeignet, in denen die Windströmung weniger vorhersehbar ist. Dort lassen sich die VAWTs aufgrund ihrer Konstruktion und Funktionsweise sowohl am Boden als auch auf Gebäuden und Dächern montieren, wo die Installation größerer horizontaler Turbinenstrukturen kaum möglich ist bzw. sinnvoll ist.

Ein Vorteil der VAWTs ist neben ihrer geringeren Größe, die Art in der Windturbinengenerator den Wind „verarbeitet“ nämlich omnidirektional, sagen die Windexperten. Das bedeutet, dass es nicht nötig ist, die Rotoren am Wind auszurichten.

Deshalb haben VAWTs auch keine komplizierten Schwanzflossenanforderungen, um sicherzustellen, dass sie immer in die richtige Richtung zeigen. Ein großer Vorteil gegenüber den großen horizontalen Geschwistern – Horizontalachsen-Windkraftanlage (kurz HAWT) – Ist dass die Turbinen aufgrund ihres reibungsarmen vertikalen Blattdesigns mit vertikaler Achse eine relativ niedrige Einschaltwindgeschwindigkeit haben.

Das macht es ihnen möglich, unabhängig von der Stärke oder der Richtung des Windes zu arbeiten, und vor allem auch wenn sie von Gebäuden und anderer Infrastruktur umgeben sind. Ein weiterer Vorteil von Windkraftanlagen mit vertikaler Achse besteht darin, dass sie meist in unmittelbarer Nähe des Verwendungsorts eingesetzt werden, wodurch die Belastung der bestehenden Netzinfrastruktur verringert wird.

Die 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 sind oft groß, werfen große Schatten, sind laut und auch für Vögel und Insekten nicht ungefährlich.

Windturbinen mit vertikaler Achse arbeiten anders. Sie sind in der Regel erheblich kleiner und wurden für bebauten städtische oder ländliche Umgebung entwickelt. Anders als bei den HWTs befinden sich Generator und Getriebe meist näher am Boden. Dies macht die Wartung und Reparatur dieser Turbinengeneratoren deutlich einfacher.

Windkraftanlagen mit vertikaler Achse drehen sich um eine Achse senkrecht zum Wind und verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionen. Rotierende Schaufeln, Tassen/Schalen oder Schneebesen-Designs sind besonders weit verbreitet.

Ursprünglich wurden Windturbinen mit vertikaler Achse zum Pumpen von Wasser und zur Bewässerung von Pflanzen an abgelegenen Orten entwickelt, wobei der Wind aus allen Richtungen und mit niedriger Geschwindigkeit wehte.

Heute erobern die VAWTs vor allem bebaute Umgebungen, in denen der Wind schwach und unbeständig weht.

Dominiert wird der VAWT-Markt bislang von zwei Haupttypen, den Savonius-Turbinen und den Turbinen nach dem Darrieus-Prinzip. Die Savonius-Windturbinen ist ein einfaches Design, das auf dem Prinzip des „Differenzwiderstands“ basiert. Der Savonius-Rotor verwendet zwei versetzte halbzylindrische Flügel, Halbzylinder oder Schalen, die um eine vertikale Welle montiert sind.

Typischerweise entsteht eine Art „S“-förmiges Design, das an einer vertikalen Welle befestigt ist. Dies bedeutet, dass es sich nur in eine Richtung drehen kann. Savonius-Turbinen sind sie im Allgemeinen weniger effizient als andere VAWT-Konstruktionen, da nur etwa 25 bis 30 % der im Wind verfügbaren Leistung erfolgreich extrahiert werden können.

Der Hauptvorteil des Savonius-Rotordesigns besteht darin, dass es sich sehr leicht drehen lässt und die Energie aus jedem ungerichteten Wind extrahieren kann. Damit eignet es sich gut für den Betrieb an vielen städtischen Standorten mit niedrigen Windgeschwindigkeiten sowie variablen Windrichtungen.

Der Darrieus-Windturbinenrotor verwendet zwei oder drei dünne Tragflächenblätter oder Leitschaufeln, die wie ein schneebesenförmiges Design aussehen, dass auf einer vertikalen Welle montiert ist. Die flügelförmigen Blätter sind horizontal um die zentrale Welle positioniert und bieten so eine bessere aerodynamische Leistung und ein einfacheres Design als der Savonius-Rotor.

Der Darrieus-Rotor kann dem Wind pro überstrichener Flächeneinheit außerdem mehr nutzbare Energie entziehen. Allerdings ist ein Darrieus-Rotor auf einen externen Mechanismus angewiesen, um ihn in Gang zu bringen. Das heißt, der Rotor muss sich bereits drehen, bevor der Wind ihn antreiben kann.

Sein Vorteil besteht darin, dass er sich nach dem Start mit einer ziemlich hohen Spitzengeschwindigkeit drehen kann und deshalb mehr Leistung als der Savonius-Rotor erzeugt.