Windkraftanlagen: Warum nur 3 Flügel?

Gast

Kann mir einer beantworten, warum Windkraftanlagen nur drei (manchmal noch weniger) Flügel haben und nicht zum beispiel 5 oder 6?

Es müsste doch bei gleichem Wind und gleicher Drehgeschwindigkeit auch auf jeden Flügel die gleiche Kraft und bei 6 Flügeln damit ein doppeltes Drehmoment am Geberator anliegen. Doppeltes Drehmoment bei gleicher Geschwindoigkeit heißt doppelte Leistung...

Also, warum nicht?

sax · Anmeldungsdatum: 10.05.2005 Beiträge: 377 Wohnort: Magdeburg

Je mehr Flügel du hast, desto mehr verwirbelungen usw. treten auf.

stell dir mal vor du hast sehr viele Flügel, dann ist das Windrad fast eine gesclossene Fläche, dort staut sich der Wind dann nur noch, strömt aber kaum noch durchs Rad hindurch, und setzt es so in auch kaum noch in Bewegung, sondern Drückt einfach nur noch dagegen.
Versuche haben, soweit ich weiß, gezeigt das 2 oder 3 Flügel den optimalen Wirkungsgrad ergeben, mit mehr Flügeln wird es dann wieder schlechter.

Tolga. · Gast

Das was sax sagt kann ich mir nicht vorstellen. Warum sollte ein Windrad mit 4 Flügeln zu 'luftdicht' sein? Ein Flügel nimmt ja max. ein Dreizigstel des Vollkreises und ist nicht 5m breit.

Auf der anderen Seite könnten die Verwirbelungen ein Problem werden. Ich wäre froh wenn jmd. etwas selbstsicherer Stellung nehmen würde, da ich mir diese Frage auch schon mal gestellt habe.

Warum haben Windräder nicht 4 Flügel?

'Versuche haben gezeigt dass mehr als 3 Flügel ineffizienter werden...'-Floskel erklären die Sache ja nicht physikalisch.

MfG.

dachdecker2

Die Antwort ist recht einfach. Je weniger Flügel ein windrad hat, desto größer ist die Schnelllaufzahl. Man will zwar eine Hohe Schnelllaufzahl haben, weil da der Wirkungsgrad besser ist, aber andererseits wird der Anblick von Rotoren mit weniger als 3 Flügeln als unestetisch und störend empfunden. (Es gibt nicht nur Rotoren mit 2 Lättern, auch Rotoren mit einem Blatt sind schon verbaut worden)

Modenre Windkraftanlagen sind keine Widerstandsläufer (etwa wie die "amerikanischen Pumpen", die einen Rotor aus einer vielzahl an Blechschaufeln haben), sondern sie Basieren auf dem Aerodynamischen Auftrieb, und können so bis zu 200*) mal mehr Energie aus der gleichen Rotorfläche (Rotorradius² * pi) auskoppeln. Diese Zahl trifft für Ein-Blatt-Rotoren zu, Rotoren mit mehr Blättern sind immer schlechter.

EDIT... amerikanische Pumpen hab ich nicht mehr richtig in Erinnerung, in Englisch heißen die Dinger "Westernmill". Mit ihnen hat man früher hauptsächlich Wasserpumpen angetreiben, daher komme ich auf den komenischen Namen.

*)EDIT2: Ich hab versuch die 200 (siehe oben) zu verifizieren, und habe keine Belege für die Richtigkeit gefunden. Ich muss mich noch einmal kundig machen, was diese 200 zu bedeuten hatte (der erreichbare Wirkungsgrad von Widerstandsläufern liegt bei etwa 20%).

Gast

Das mit der Schnelllaufzahl habe ich auch schon herausgefunden, und dass man deswegen halt bei Generatoren weniger Flügel nimmt, weils auf die hohe Geschwindigkeit ankommt; wo es auf die Kraft ankommt (bei Wasserpumpen) nimmt man die mit vielen Flügeln.

Aber warum dreht sich ein Windrad mit vier Flügeln langsamer als eines mit drei? Was bremst denn da?

Haben die Flügel irgendeinen Einfluss aufeinander? Ich kann mir das nicht erklären....

dachdecker2

Auch diese Frage ist einfach beantwortet. Wenn sich der Propeller nicht dreht, ist es egal ob man 1, 2 oder 3 Rotorblätter hat. Sobaold sicher der Rotor in Bewegung setzt, ist die Anströmgeschwindigkeit der Blätter um so größer, je weiter man nach außen kommt. Die Windgeschwindigkeit addiert sich vektoriell mit der Rotorblattbewegung. Ein großer Teil des Auftriebs wird dabei von der Rotorbewegung selbst verursacht. Deswegen kann man mit einem Auftriebsläufer auch so beträchtlich viel mehr Energie aus der gleichen Rotorfläche (Rotorradius² * pi) ausgekoppelt werden.

Der maximale Wirkungsgrad des Rotors liegt bei um die 59%.

Noch ein paar informationen dazu findet man zum Beispiel hier:
http://energie1.physik.uni-heidelberg.de/vrlsg/data/kap5/wind_e.htm

Nikolas

dachdecker2

Die Vorstellungskraft des Menschen...

Verwende mal google mit "Einblattrotor".

um das Problem mit der Zentrifugalkraft zu lösen, bringt man gegenüber ein Gegengewicht an.

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

Da spielt wohl die Ästhetik eine große Rolle. Schon ein Dreiblattrotor kann einen verrückt machen, ein Einblattrotor macht einen wahrscheinlich nach zwei Minuten geisteskrank.

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5797 Wohnort: Heidelberg

Hallo!

Das wird vor kurzem hier schon einmal diskutiert:
http://www.uni-protokolle.de/foren/viewt/310711,0.html

Gruß
Marco