Was sind die verschiedenen Arten von Windkraftanlagen?
Das Windturbinendesign lässt sich in zwei Grundtypen unterteilen: Turbinen mit horizontaler und vertikaler Achse. Horizontale Windkraftanlagen sind die bekanntesten und am häufigsten verwendeten. Das Windturbinendesign für vertikalachsige Turbinen ist noch nicht abgeschlossen und wird derzeit hauptsächlich von einzelnen Erfindern entwickelt. Mit zunehmender Beliebtheit von Windkraftanlagen steigen auch die Gestaltungsmöglichkeiten.
Horizontale Windkraftanlagen sind am beliebtesten, weil sie effizient und kostengünstig sind. Im Gegensatz zu vertikalen Windenergieanlagen basieren horizontale Windenergieanlagen in erster Linie auf alten Windmühlenkonstruktionen. Horizontale Turbinen variieren in der Größe, aber die größeren Modelle sind am effizientesten und produzieren mehr Energie.
Das Windturbinendesign für eine horizontale Turbine ist einfach. Die Turbine besteht aus zwei oder drei Blättern, die, wenn sie vom Wind angetrieben werden, ein Zahnrad bewegen. Das Getriebe treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Das Zahnrad und der Generator werden in der Gondel gehalten, die oben auf der Turbinenwelle sitzt. Ein Gierantrieb bei bestimmten horizontalen Modellen passt die Blätter an, um die Position des Windes zu maximieren.
Obwohl vertikale Windkraftanlagen nicht so beliebt sind, weil sie weniger effizient sind, werden ständig neue Designs und Modelle produziert. Eine der Grundideen für die vertikale Windturbinenkonstruktion besteht darin, die Lärmbelastung und die potenzielle Schädigung von Vögeln, die die horizontale Windturbine erzeugt, zu minimieren. Vertikale Windenergieanlagen haben Flügel und ihre Bauart ist sehr unterschiedlich.
Ein vertikales Windturbinendesign ist der Darrieus, der in seiner Erscheinung mit einem Schneebesen verglichen wird. Der Darrieus hat ein Tragflügeldesign, bei dem die Auftriebskräfte des Windes zum Bewegen genutzt werden, ähnlich wie bei den Tragflügeln eines Flugzeugs. Dieses vertikale Modell ist nicht selbststartend und benötigt einen Motor, um Drehzahl zu erzeugen, bevor ein signifikantes Drehmoment erzeugt werden kann. Der Darrieus produziert in hohem Maße ineffizient genug Windenergie, um Strom zu erzeugen.
Der Savonius ist eine weitere vertikale Windkraftanlage. Der Savonius ist zwar etwas effizienter als das Darrieus-Modell, eignet sich jedoch am besten für die Energieerzeugung im kleinen Maßstab. Der Savonius nutzt die Widerstandskraft, um sich zu bewegen, indem er den Wind in eine Form hüllt, die einem halben Lauf ähnelt. Dieses Modell ist außerdem extrem leise und hält starken Winden stand, ohne Schaden zu nehmen.
Die Firma Mariah Power hat den Windspire® entwickelt, ein Turbinenmodell, das ebenfalls das Tragflügeldesign verwendet. Die Windkraftanlage ist extrem hoch und schmal. Es besteht aus drei Tragflächen, die den Wind auffangen und sich auf einer großen Welle mit vertikaler Achse drehen.
Neben dem großtechnischen Design von Windkraftanlagen werden auch kleinere Modelle wie das Honeywell und das WindCube® für den Hausgebrauch entwickelt. Der Honeywell sieht aus wie ein Fächer, während der WindCube® aus horizontalen Flügeln besteht, die sich innerhalb eines Würfels bewegen. Beide Modelle würden auf einzelnen Häusern oder Gebäuden arbeiten.