Windkonverter

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Die Vorlage dieses Buches erfolgt in der Absicht, allen noch nicht mit der einschl gigen Materie vertrauten Angeh rigen technisch-naturwissenschaftlicher Berufe, insbesondere auch den im Lehrbereich T tigen und den Studierenden solcher Berufe, eine Einf hrung in das Gebiet der Windenergie-Konverter zu geben. Nach einer Er rterung der f r eine Nutzung der Windenergie relevanten Voraussetzungen (technisch verwertbares Energiereservoir, H ufigkeitsverteilung und H henabh ngigkeit der Windgeschwindigkeit) werden die grundlegenden physikalischen Konversionsprinzi- pien behandelt, worauf sich jeweils eine Absch tzung des maximal m glichen Wirkungs- grades anschlie t. Dieser einleitenden Darstellung folgt eine bersicht der drei klassischen Konverter-Gru ndtypen: Horizontalachsen-Auftriebskonverter, Vertikalachsen-Auftriebs- konverter und Vertikalachsen-Widerstands-Konverter. Die Ausf hrungen beinhalten die Berechnung von Leistungskennlinien bzw. die Absch tzung maximaler Leistungsbeiwerte ebenso wie die Besprechung von Dimensionierungskriterien und sinnvollen Einsatzbe- reichen, wobei theoretische Ergebnisse - soweit verf gbar - anhand experimentellen Materials aufgearbeitet wird. Die theoretischen Betrachtungen zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter folgen den Arbeiten von Betz und H tter. Im Falle des Vertikalachsen-Auftriebskonverters wird gezeigt, da trotz des im Vergleich zum Horizontalachsen-Auftriebskonverter noch nicht ganz befriedigenden Erkenntnis- stands zumindest eine realit tsnahe Absch tzung des maximalen Leistungsbeiwertes m g- lich ist. Die fr heren Rechnungen von Just werden in ihrem Ansatz durch numerische Un- tersuchungen gerechtfertig und in modifizierter Form nachvollzogen. Durch Anwendung der von Betz f r das idealisierte Windrad erhaltenen Resultate auf die Str mungsverh lt- nisse des Vertikalachsen-Auftriebskonverters l t sich mithilfe eines einfachen Ansatzes das Justsche Ergebnis f r den maximalen Wirkungsgrad best tigen, welches allerdings nur f r den geradfl geligen Vertikalachsen-Auftriebskonverter (sog. H-Darrieus ) G ltigkeit besitzt.