Wie funktionieren Windkraftanlagen? (Mit Bildern)
Windkraftanlagen wandeln die Energie des Windes in Strom um. Eine Windkraftanlage besteht aus zwei grundlegenden Komponenten: Schaufeln, die vom Wind bewegt werden, sowie den mechanischen Getrieben und dem Stromerzeuger. Während der Wind die Turbinenschaufeln bewegt, bewegt die Rotorwelle die Zahnräder im Getriebe. Diese Bewegung erzeugt Energie, die vom Stromerzeuger aufgenommen und in das Stromnetz eingespeist wird. Es gibt zwei Arten von Windkraftanlagen: horizontale Achse und vertikale Achse.
Eine Windkraftanlage mit horizontaler Achse (HAWT) ähnelt in ihrem Aussehen einer Windmühle. Der elektrische Generator und die Hauptrotorwelle befinden sich oben im Turm. Windsensoren und Servomotoren werden häufig verwendet, um Windkraftanlagen automatisch auf die Richtung des vorherrschenden Windes auszurichten. Das Getriebe wandelt die große, langsame Drehzahl in die zur Stromerzeugung notwendige Drehzahl um.
Die Schaufeln von Windkraftanlagen sind sehr steif und bestehen aus einer Kombination von Hartkunststoffen und Leichtmetallen. Die Schaufeln sind vor dem Turm installiert und in der Regel gegen den Wind gerichtet. Dies geschieht, um zu verhindern, dass die Schaufeln in den Turm zurückgedrängt werden, und um Turbulenzkräfte aufzunehmen
An einer Windkraftanlage befinden sich normalerweise drei Blätter. Sie sind zwischen 20 und 40 Meter lang und leicht gefärbt. Bei hohen Windgeschwindigkeiten haben alle Windkraftanlagen eine Abschaltfunktion. Diese Funktion wird verwendet, um Schäden an der Windenergieanlage zu vermeiden.
Eine vertikalachsige Windkraftanlage (VAWT) unterscheidet sich geringfügig von der HAWT. Bei diesem Modell befinden sich Generator und Getriebe am Boden, am Fuß der Turbine. Diese Verschiebung ermöglicht eine größere Flexibilität und beseitigt die Notwendigkeit, die Turbine direkt in den Wind zu richten. Die Position der mechanischen Ausrüstung am Boden der Turbine macht sie für Reparaturen und Wartungen leichter zugänglich.
VAWTs werden normalerweise am Boden oder auf einem Gebäudedach installiert. Die Windgeschwindigkeit in dieser Höhe ist normalerweise langsamer und erzeugt daher weniger Energie. Eine mögliche Lösung besteht darin, eine sehr lange Achse zu erstellen, die erhebliche Ressourcen und Materialien erfordert.
Auf dem Dach montierte Geräte nehmen Wind auf, der durch die Form des Gebäudes über das Dach geleitet wurde. Diese Funktion kann die Windgeschwindigkeit erheblich erhöhen. Eine Dachturbine sollte so installiert werden, dass die Schaufeln mindestens die Hälfte der Gebäudehöhe vom Dach entfernt sind. Dies ist die ideale Entfernung, um die meiste Windenergie einzufangen.