Was ist eine Windturbine mit vertikaler Achse (VAWT)?

Vertikalachsige Windkraftanlagen werden häufig in Haushalten zur Erzeugung erneuerbarer Energie eingesetzt. Sie verfügen über eine vertikale Rotorwelle mit zwei oder drei Rotorblättern, die sich auf und ab bewegen. Der Generator befindet sich am Fuß des Turms, die Rotorblätter sind um die Welle angeordnet.

Windkraftanlagen sind Geräte zur Umwandlung von Windenergie in Strom und existieren in verschiedenen Formen, Größen und Ausführungen. Horizontalachsen- und Vertikalachsen-Windkraftanlagen (VAWT) sind die gängigsten Typen.

Funktionsweise und Komponenten einer Windturbine mit vertikaler Achse (VAWT)

Zu den Hauptkomponenten einer Vertikalachsen-Windkraftanlage gehören Lager, Rotorblatt und Rotorblatthalterung, Rahmen und Welle.

Funktionsweise – Diese Turbine ist auf den Mittelstreifen von Autobahnen installiert. Ihre Flügel sind so geformt, dass sie den Fahrtwind optimal nutzen und die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in Rotation versetzen. Die Vertikalachsen-Windturbine ist mit einem Getriebe verbunden, das wiederum direkt mit einem Generator gekoppelt ist. Der Wind treibt die Turbine an, die das Getriebe dreht und dessen Drehzahl erhöht, bevor diese als mechanische Eingangsleistung an den Generator übertragen wird. Der Generator wandelt diese Eingangsleistung in elektrische Energie um, die in einem Akku gespeichert wird.

Anwendungen einer Windturbine mit vertikaler Achse

Im Folgenden sind einige seiner Anwendungen aufgeführt.

• Ideal für kleine Windkraftprojekte und Wohnanwendungen
• Aufgrund ihrer Langlebigkeit werden sie bevorzugt an Orten eingesetzt, wo es häufig zu Stürmen oder starkem Wind kommt.
• Diese Turbinen können auch bei instabilen Wetterbedingungen wie böigem Wind und Turbulenzen Strom erzeugen.

Arten von Vertikalachsen-Windturbine (VAWT)

Es gibt zwei Arten von Windturbinen mit vertikaler Achse: die Darrieus-Windturbine und die Savonius-Windturbine.

1. Darrieus Windturbine

Die Darrieus-Windturbine wurde nach dem berühmten französischen Erfinder Georges Darrieus benannt und wird auch als „Eierquirl“ bezeichnet. Die Turbinen sind mit langen, gebogenen Flügeln ausgestattet , die an beiden Enden mit dem oberen und unteren Ende der Rotorwelle verbunden sind. Die aerodynamische Auftriebskraft treibt die Turbinen an.

Die Windturbine nutzt die Kraft des Windes, indem sie an ihrer Vorderseite einen Sog erzeugt, der die Flügel in Rotation versetzt. Savonius-Turbinen haben aufgrund ihrer Flügelform einen geringen Luftwiderstand. Sobald die Umdrehung beginnt, beschleunigen diese Turbinen und erreichen eine Geschwindigkeit, die die des Windes übertrifft.

2. Savonius Windturbine

Die Rotorblätter sind spiralförmig um eine vertikale Achse angeordnet. Das Hauptprinzip dieser Turbinen besteht darin, den Strömungswiderstand zur Rotation der Rotoren zu nutzen. Das bedeutet, dass die dynamische Kraft des Windes auf die Rotorblätter den Rotor in Bewegung setzt. Die große, windaufnehmende Fläche ist eines der bemerkenswertesten Merkmale dieser Turbine. Gleichzeitig wirkt auf der Rückseite der Rotorblätter ein aerodynamischer Widerstand.

Wenn wir beispielsweise laufen oder Rad fahren, spüren wir den Luftstrom in die entgegengesetzte Richtung. Das ist bei diesen Turbinen genauso. Ähnlich verhält es sich mit diesen Windturbinen: Sie können sich schnell drehen, ähnlich schnell wie der Wind.

Lesen Sie ausführlich über die zwei Arten von Vertikalachsen-Windkraftanlagen.

Vor- und Nachteile von VAWT

Der Einsatz einer Windkraftanlage mit vertikaler Achse bietet mehrere Vorteile:

• Sie sind sicher, skalierbar und können bei jeder Windrichtung Strom erzeugen.
• Kostengünstig, einfach zu installieren und zu bedienen und tragbar.
• Da Getriebe, Generator und andere Teile auf dem Boden platziert sind, ist kein hoher Turm erforderlich.
• Weniger schnelle Rotorblätter stellen eine geringere Gefahr für Menschen und Vögel dar.
• Funktioniert effektiv bei unterschiedlichen Wetterbedingungen.
• Kann dort verwendet werden, wo höhere Strukturen eingeschränkt sind.
• Zum Betrieb dieser Turbinen sind keine Mechanismen erforderlich.
• Wirtschaftliche, effiziente und leise Energiequellen für Wohngebäude in städtischen Gebieten.

Mit einer Windturbine mit vertikaler Achse sind mehrere Nachteile verbunden.

• Die Effizienz von HAWTs nimmt aufgrund des Blattwiderstands während der Rotation ab.
• Aufgrund der Verbindung mit Basen wie Gebäuden oder dem Boden ist das Stapeln auf Türmen schwierig.
• Geringere Rotationseffizienz und geringere Windgeschwindigkeit.
• Komponenten unterliegen eher einem Verschleiß als bei anderen Arten von Windkraftanlagen.
• Tiere können die Rotation in offenen Bereichen stören.
• Turbulente Strömungen in Bodennähe verursachen starke Vibrationen und Lärmbelästigung.

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