Oft sieht man Windmühlen mit drei Flügeln. Dies gilt auch für unsere Kleinwindkraftanlage. Es gibt sie aber auch mit zwei oder weniger Rotorblätter. Warum haben nicht alle Windmühlen die gleiche Anzahl an Flügeln? Und warum haben wir uns für drei Blätter für unsere Kleinwindkraftanlage entschieden? Wir erklären es in diesem Blog.
Fangen wir am Anfang an. Eine Windmühle nutzt ihre Flügel zur Stromerzeugung. Mit seinen Rotorblättern fängt es den Wind ein, wodurch sich der Rotor dreht und der Generator Energie in Strom umwandelt.
Je mehr Rotorblätter eine Windkraftanlage hat, desto höher ist ihr Wirkungsgrad. Allerdings gibt es ein Maximum, wie viel Energie man aus dem Wind gewinnen kann. Das theoretische Maximum, das man mit unendlich vielen Rotorblättern aus dem Wind herausholen könnte, beträgt 59,3 %. Dies wird als Betz-Limit bezeichnet. Wenn Sie dem Wind mehr als 60 % Energie entziehen, wird dieser langsamer und verursacht eine Verstopfung hinter Ihrem Windrad. Dadurch verringert sich die Windzufuhr zur Windkraftanlage.
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Nicht umsonst spricht man von einem theoretischen Maximum, denn in der Praxis werden Betz‘ 59,3 % nicht erreicht. Bei der Umwandlung elektrischer Energie kommt es immer zu Energieverlusten durch Reibung. Bei großen Windkraftanlagen mit drei Rotorblättern sehen wir einen Wirkungsgrad von etwa 48 %. Bei zwei Rotorblättern bleibt der Wirkungsgrad bei etwa 45 %. Bei einer Klinge sind es ca. 42 %. Es ist gut zu wissen, dass kleine Windkraftanlagen stärker unter Reibung leiden. Unsere EAZ-Windkraftanlage hat einen Wirkungsgrad von ca. 40 %, was für diese Größe sehr gut ist.
Ein weiterer wichtiger Faktor für den Wirkungsgrad von Windkraftanlagen ist das Geschwindigkeitsverhältnis an der Spitze („tip speed ratio“). Dann schauen Sie sich die Rotationsgeschwindigkeit am Ende der Rotorblätter an. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Spitze genau gleich der Windgeschwindigkeit ist, beträgt das Verhältnis 1:1. Eine Windmühle hat ein ideales Verhältnis der Spitzengeschwindigkeiten, bei dem sie optimal erzeugt. Bei einem Windrad mit drei Flügeln beträgt dieses 7. Bei zwei Flügeln beträgt das ideale Verhältnis 10. Und bei einem Flügel beträgt dieser 15. Eine Windmühle mit drei Flügeln erreicht daher schneller das ideale Geschwindigkeitsverhältnis als eine mit einem oder zwei Flügeln und erreicht damit auch eher die ideale Energieerzeugung.
Die Wahl der Anzahl der Rotorblätter ist letztlich ein Gesamtbild. Die Tatsache, dass wir uns für drei Rotorblätter entscheiden, bedeutet nicht, dass eine Windkraftanlage mit weniger Rotorblättern schlecht ist. Aber in der Hinsicht zur die landwirtschaftliche Landschaft und den Bauernhof entscheiden wir uns für ein Modell, das auch bei geringeren Windgeschwindigkeiten eine gute Erzeugung erzielt. Da unsere Kleinwindkraftanlage mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren kann, kann das optimale Verhältnis der Spitzengeschwindigkeit bei mehreren Windgeschwindigkeiten erreicht werden.
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