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Die Nutzung der Windenergie zum Antrieb von Schöpf und Mahlwerken, von Maschinen und Segelschiffen wird seid dem Altertum praktiziert. Im 12. Jhdt fanden Windmühlen in Europa Verbreitung, mit Beginn des 15. Jhdt etablierte sich die deutsche Bockwindmühle, die ausschließlich zu Mahlen von Getreide genutzt wurde. Im 18. Jhdt verbreitete sich die holländische Kappenwindmühle, die im Vergleich zur Bockwindmühle technische Verbesserungen aufwies, indem mit Hilfe von Seitenrädern eine leichtere, selbständige Windnachführung möglich wurde.
WINDENERGIEKONVERTER
Es werden grundsätzlich zwei Bauformen von Windrädern unterschieden:
a. mit waagerecht angeordneter Welle ( Horizontalachsenkonverter)
b. mit senkrechter Welle (Vertikalachsenkonverter)
Horizontalachsenkonverter
In den meisten Fällen kommen heute Horizontalkonverter zum Einsatz. Sie müssen nach Windeinfall ausgerichtet werden, wobei eine Windrichtungsnachführung die Rotorblätter in die jeweils günstige Position bringt. Ein besondere Vorteil liegt darin, daß der Anstellwinkel der propellerartigen Rotorblätter verändert werden kann, so daß sich damit die Leistungsaufnahme des Rotors regulieren läßt. Schnell laufende Horizontalachsenanlagen mit Zwei- oder Dreiblattrotoren haben einen Wirkungsgrad bis zu 45 %. Einflügelige Rotoren, die höhere Drehzahlen als Mehrflügler erreichen, benötigen höhere Windgeschwindigkeiten und haben sich in Deutschland nicht durchgesetzt.
Vertikalachsenkonverter
Hierzu zählen der Savonius-Rotor und der Darrieus-Rotor. Im Unterschied zum Horizontalachsenkonverters müssen sie nicht nach dem Wind ausgerichtet werden. Bei Darrieus-Rotoren , die hohe Windgeschwindigkeiten benötigen, formen 2-4 Blätter einen Überdimensionalen Zwiebelring mit lotrechter Achse. Sie sind nicht regelbar und brauchen eine Anlaufhilfe. Der Savonius-Rotor , der aus zwei gegeneinander versetzten Zylinderhälften besteht, zeigt zwar ein gutes Anlaufverhalten, besitzt aber wie der Darrieus-Rotor eine schlechte Leistungsausbeute. Mehrere Anlagen mit diesem Konvertertyp wurden auch in Deutschland erfolgreich erprobt, haben sich aber bisher nicht durchgesetzt.
Funktionsprinzip von Windrädern
Der Wind drückt gegen die Flügelflächen, das Rad kommt in Drehung. Mit diesem Widerstandsprinzip wurden einfache Windräder angetrieben. Moderne Windrotoren nutzen zusätzlich das Auftriebsprinzip.
Die Rotorblätter sind nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestaltet, d.h., die Form der Rotorblätter ähnelt dem Profil einer Flugzeugtragfläche, deren
Oberseite stärker gewölbt ist als die untere Seite. Durch die Windströmung entstehen Auftriebskräfte, die das Drehmoment des Rotors verstärken.
Neben Solarenergie sind Wind und Wasserenergie die einzigen energiearten mit Zukunft. Fossile Energieträger sind nur begrenzt vorhanden.
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