Hier handelt es sich um ein Thema, um die Qualität einer Windenergieanlage abzuschätzen.
Zunächst wird in der Windenergie mit einem speziellen Parameter gearbeitet, dem ominösen "CP-Wert". Diesen hat Alfred Betz eingeführt, als er den maximal stationär erreichbaren Wirkungsgrad einer Windenergieanlage ermittelte. Dieser Wirkungsgrad beträgt 16/27 beziehungsweise etwa 59 %.
Man kann stationär keine 100 % Wirkungsgrad erreichen, da man zu diesem Zweck die Luft, die durch die Windenergieanlage strömt, komplett abstoppen müsste und dann hätte diese keinen Durchfluss mehr. Die 59 % gelten übrigens für jede "Blackbox"; wie dem Wind die Energie entzogen wird ist bei dieser Betrachtung völlig egal.
Faktisch sind diese 59 % somit 100 % Wirkungsgrad; mehr geht nicht.
Betrachtet man Großwindanlagen, so findet man als Favorit die Firma "Enercon", die einen CP-Wert der Gesamtanlage (! - nicht nur Rotor) von 0,5 angibt, wozu allerdings ein gigantischer Aufwand getrieben wird, wie man beim Anblick dieser Maschinen sofort sieht.
Umgerechnet bedeutet dies 85 % Wirkungsgrad gegenüber einem CP von 0,59. Für ein technisches Gerät ist dies ein hervorragender Wert. Verbrennungsmotoren beispielsweise erreichen maximal 40 %.
Wollte man die 85 % zu 90 % verbessern, so müsste man die Verluste, die ja nur 15 % betragen, um 33 % zusätzlich reduzieren; dies würde ich als "unmöglich" bezeichnen.
"Normale" Großwindenergieanlagen erreichen im allgemeinen ein maximales CP von etwa 0,46, was knapp 78 % Wirkungsgrad bedeutet. Zu diesem Sachverhalt fällt mir eine Pressemitteilung ein, in der gemeldet wurde, dass in Japan eine Windenergieanlagen entwickelt worden wären, die doppelt so effizient wäre als die herkömmlichen. Nimmt man die 78 % Wirkungsgrad an und verdoppelt sie, so erhält man 156 % Wirkungsgrad. Kein Kommentar. Nur 20 % besser, also 93% wäre schon extrem gut, da man die Verluste von 22% auf nur 7% dritteln(!) müsste - auch dies ist faktisch unmöglich.
Nun zu Windenergieanlagen im allgemeinen: Wirkungsgrade multiplizieren sich. Ein normaler Rotor einer Windanlage erreicht maximal ein CP von 0,5, was, wie bereits erwähnt, 85 % Wirkungsgrad entspricht. Hierzu kommen elektrische Verluste und eventuell Getriebeverluste.
Nimmt man nun beispielsweise eine kleine Windanlage mit einem CP des Rotors von 0,4, was etwa 68 % Wirkungsgrad entspricht, so muss man sich überlegen, wie man nun die elektrische Energie erzeugt:
Wählt man einen einfachen Scheibenwischermotor (oder noch schlimmer: Fahrraddynamo), so hat beispielsweise der Scheibenwischermotor einen Wirkungsgrad von 50 % (OK- hier gibt es Stellen, wo 60-70% gesagt wird- ich bin da kein Profi - Der Fahrraddynamo mit viel Glück 30 % das weiss ich). Somit beträgt mit Scheibenwischermotor der Gesamtwirkungsgrad der Windenergieanlage nur etwa 0,68 * 0.5 = 34 % (Fahrraddynamo 20 %). Dies ist nicht besonders viel.
Hieran sieht man meines Erachtens, dass es relativ viel Sinn macht, in den elektrischen Konverter verhältnismäßig viel Aufwand beziehungsweise Geld zu investieren, sonst leidet der Ertrag.
Ein Rotor kann gar nicht so schlecht sein (Auch ein Grund, weshalb schlechte Rotoren faktisch nicht "auffallen"). Spart man am Rotor, so hat er ein maximales CP von geschätzten 0,35, was knapp 60 % Wirkungsgrad entspricht. Nimmt man aber hier einen guten Generator mit Wirkungsgrad von 90 %, so erreicht man immer noch 54 % Gesamtwirkungsgrad des Systems.
Selbst bei maximalem CP=0,3 sind es mit 46 % immer noch mehr als mit Scheibenwischermotor.
Der Arminius
Jetzt hätte ich beinahe etwas vergessen:
Es gilt P(leistung) = CP * rho(Luftdichte)/2 * A(Fläche) * v^3 (Windgeschwindigkeit zum Kubik)
Zunächst wird in der Windenergie mit einem speziellen Parameter gearbeitet, dem ominösen "CP-Wert". Diesen hat Alfred Betz eingeführt, als er den maximal stationär erreichbaren Wirkungsgrad einer Windenergieanlage ermittelte. Dieser Wirkungsgrad beträgt 16/27 beziehungsweise etwa 59 %.
Man kann stationär keine 100 % Wirkungsgrad erreichen, da man zu diesem Zweck die Luft, die durch die Windenergieanlage strömt, komplett abstoppen müsste und dann hätte diese keinen Durchfluss mehr. Die 59 % gelten übrigens für jede "Blackbox"; wie dem Wind die Energie entzogen wird ist bei dieser Betrachtung völlig egal.
Diese 59,26 % sind somit der maximal erreichbare aerodynamische Wirkungsgrad einer Windenergieanlage.
Faktisch sind diese 59 % somit 100 % Wirkungsgrad; mehr geht nicht.
Betrachtet man Großwindanlagen, so findet man als Favorit die Firma "Enercon", die einen CP-Wert der Gesamtanlage (! - nicht nur Rotor) von 0,5 angibt, wozu allerdings ein gigantischer Aufwand getrieben wird, wie man beim Anblick dieser Maschinen sofort sieht.
Umgerechnet bedeutet dies 85 % Wirkungsgrad gegenüber einem CP von 0,59. Für ein technisches Gerät ist dies ein hervorragender Wert. Verbrennungsmotoren beispielsweise erreichen maximal 40 %.
Wollte man die 85 % zu 90 % verbessern, so müsste man die Verluste, die ja nur 15 % betragen, um 33 % zusätzlich reduzieren; dies würde ich als "unmöglich" bezeichnen.
"Normale" Großwindenergieanlagen erreichen im allgemeinen ein maximales CP von etwa 0,46, was knapp 78 % Wirkungsgrad bedeutet. Zu diesem Sachverhalt fällt mir eine Pressemitteilung ein, in der gemeldet wurde, dass in Japan eine Windenergieanlagen entwickelt worden wären, die doppelt so effizient wäre als die herkömmlichen. Nimmt man die 78 % Wirkungsgrad an und verdoppelt sie, so erhält man 156 % Wirkungsgrad. Kein Kommentar. Nur 20 % besser, also 93% wäre schon extrem gut, da man die Verluste von 22% auf nur 7% dritteln(!) müsste - auch dies ist faktisch unmöglich.
Nun zu Windenergieanlagen im allgemeinen: Wirkungsgrade multiplizieren sich. Ein normaler Rotor einer Windanlage erreicht maximal ein CP von 0,5, was, wie bereits erwähnt, 85 % Wirkungsgrad entspricht. Hierzu kommen elektrische Verluste und eventuell Getriebeverluste.
Nimmt man nun beispielsweise eine kleine Windanlage mit einem CP des Rotors von 0,4, was etwa 68 % Wirkungsgrad entspricht, so muss man sich überlegen, wie man nun die elektrische Energie erzeugt:
Wählt man einen einfachen Scheibenwischermotor (oder noch schlimmer: Fahrraddynamo), so hat beispielsweise der Scheibenwischermotor einen Wirkungsgrad von 50 % (OK- hier gibt es Stellen, wo 60-70% gesagt wird- ich bin da kein Profi - Der Fahrraddynamo mit viel Glück 30 % das weiss ich). Somit beträgt mit Scheibenwischermotor der Gesamtwirkungsgrad der Windenergieanlage nur etwa 0,68 * 0.5 = 34 % (Fahrraddynamo 20 %). Dies ist nicht besonders viel.
Hieran sieht man meines Erachtens, dass es relativ viel Sinn macht, in den elektrischen Konverter verhältnismäßig viel Aufwand beziehungsweise Geld zu investieren, sonst leidet der Ertrag.
Ein Rotor kann gar nicht so schlecht sein (Auch ein Grund, weshalb schlechte Rotoren faktisch nicht "auffallen"). Spart man am Rotor, so hat er ein maximales CP von geschätzten 0,35, was knapp 60 % Wirkungsgrad entspricht. Nimmt man aber hier einen guten Generator mit Wirkungsgrad von 90 %, so erreicht man immer noch 54 % Gesamtwirkungsgrad des Systems.
Selbst bei maximalem CP=0,3 sind es mit 46 % immer noch mehr als mit Scheibenwischermotor.
Der Arminius
Jetzt hätte ich beinahe etwas vergessen:
Es gilt P(leistung) = CP * rho(Luftdichte)/2 * A(Fläche) * v^3 (Windgeschwindigkeit zum Kubik)