erneuerbare Energie, Solarenergie und Photovoltaik

Erneuerbare Energie mit Photovoltaik

Ausgeführte Rotoren

Es wird des Öfteren behauptet, ein cP > cP,Betz erhalten zu haben. Wegen der Allgemeinheit der Herleitung ist dies jedoch praktisch fast so unmöglich wie eine Verletzung des Erhaltungssatzes der Energie. Man muss beachten, dass die Wahl der Bezugsfläche entscheidend ist: Sie ist als größte Projektion der vom Rotor überstrichenen Fläche in Windrichtung zu wählen. Wird einer gemantelten Windturbine ein „Über-Betzwert“ zugesprochen, so liegt auch dies vermutlich an der falschen Wahl der Bezugsfläche: Statt der Rotorfläche muss nun die größte Stirnfläche der Anlage benutzt werden, also in den meisten Fällen die Austrittsfläche des Mantels oder Diffusors.

Bisher ist nur ein theoretisch möglicher Ausweg bekannt, der bereits von Betz selbst angegeben wurde: Wird dem als einzelne, unendlich dünne „Wirkscheibe“ (engl. actuator disk) modellierten Rotor eine endliche Dicke zugesprochen, so könnten quer zur Hauptströmung vorhandene turbulente Fluktuationen zusätzliche Energie in das Volumen zwischen den beiden stromauf und stromab zu unterscheidenden Wirkscheiben einbringen.

Diese Idee wurde von Loth und McCoy 1983 detailliert für einen Darrieus-Rotor mit vertikaler Rotationsachse ausgearbeitet. Sie erhielten cP ≈ 0,62. Allerdings wurde dieser Wert noch in keiner Anlage gemessen.

Ein konifizierter Rotor mit horizontaler Drehachse scheint ebenfalls keine messbare Leistungssteigerung zu erbringen.

Da die Rotorverluste die mit Abstand größten Verluste einer Windkraftanlage sind, arbeiten alle Hersteller daran, möglichst hohe Leistungsbeiwerte zu erreichen. Moderne ausgeführte Rotoren erreichen Leistungsbeiwerte von cP = 0,4 bis 0,5, das sind also etwa 70 % bis 80 % des theoretisch Möglichen.

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