Windkonverter

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Die Vorlage dieses Buches erfolgt in der Absicht, allen noch nicht mit der einschlagigen Materie vertrauten Angehorigen technisch-naturwissenschaftlicher Berufe, insbesondere auch den im Lehrbereich Tatigen und den Studierenden solcher Berufe, eine Einfuhrung in das Gebiet der Windenergie-Konverter zu geben. Nach einer Erorterung der fur eine Nutzung der Windenergie relevanten Voraussetzungen (technisch verwertbares Energiereservoir, Haufigkeitsverteilung und Hohenabhangigkeit der Windgeschwindigkeit) werden die grundlegenden physikalischen Konversionsprinzi pien behandelt, worauf sich jeweils eine Abschatzung des maximal moglichen Wirkungs grades anschliesst. Dieser einleitenden Darstellung folgt eine Ubersicht der drei klassischen Konverter-Gru ndtypen: Horizontalachsen-Auftriebskonverter, Vertikalachsen-Auftriebs konverter und Vertikalachsen-Widerstands-Konverter. Die Ausfuhrungen beinhalten die Berechnung von Leistungskennlinien bzw. die Abschatzung maximaler Leistungsbeiwerte ebenso wie die Besprechung von Dimensionierungskriterien und sinnvollen Einsatzbe reichen, wobei theoretische Ergebnisse - soweit verfugbar - anhand experimentellen Materials aufgearbeitet wird. Die theoretischen Betrachtungen zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter folgen den Arbeiten von Betz und Hutter. Im Falle des Vertikalachsen-Auftriebskonverters wird gezeigt, dass trotz des im Vergleich zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter noch nicht ganz befriedigenden Erkenntnis stands zumindest eine realitatsnahe Abschatzung des maximalen Leistungsbeiwertes mog lich ist. Die fruheren Rechnungen von Just werden in ihrem Ansatz durch numerische Un tersuchungen gerechtfertig und in modifizierter Form nachvollzogen. Durch Anwendung der von Betz fur das idealisierte Windrad erhaltenen Resultate auf die Stromungsverhalt nisse des Vertikalachsen-Auftriebskonverters lasst sich mithilfe eines einfachen Ansatzes das Justsche Ergebnis fur den maximalen Wirkungsgrad bestatigen, welches allerdings nur fur den geradflugeligen Vertikalachsen-Auftriebskonverter (sog. H-Darrieus ) Gultigkeit besit