Beispiel Windrad Beispiel Windrad
Als weiterer Faktor beeinflusst die Windgeschwindigkeit die Leistung, die mit einem Windrad erzielt werden kann. Die Leistung \(\mathrm{P}\) einer Windkraftanlage ist direkt proportional zur dritten Potenz der Geschwindigkeit, mit der der Wind auf die Rotorblätter trifft. Eine Verdoppelung der Windgeschwindigkeit führt also zu einer Verachtfachung der Leistung, eine Verdreifachung erhöht die Leistung um den Faktor \(27\) usw.
(Ziehen Sie zur Veranschaulichung in der Abbildung am roten Regler für die Windgeschwindigkeit.)
Liefert das Windrad bei einer Windgeschwindigkeit \(\mathrm{v}\) von \(8 \,\mathrm{m}/\mathrm{s}\) eine Leistung \(\mathrm{P}\) von \(600 \,\mathrm{kW}\), so liefert das gleiche Rad bei einer Windgeschwindigkeit \(\mathrm{v}\) von \(16 \,\mathrm{m}/\mathrm{s}\) eine Leistung von
\(\qquad \mathrm{P} = 2^3 \cdot 600 \,\mathrm{kW} = 8 \cdot 600 \,\mathrm{kW} = 4800\,\mathrm{kW}\)
Anmerkung:
Im Normalbetrieb drehen die Rotoren der meisten Windkraftanlagen immer im gleichen Tempo, d.h. ihre Drehgeschwindigkeit wird von der Windgeschwindigkeit nicht beeinflusst (sehr wohl aber ihre Leistung). Die meisten Anlagen beginnen erst bei Windgeschwindigkeiten zwischen \(3 \,\mathrm{m}/\mathrm{s}\) bis \(5 \,\mathrm{m}/\mathrm{s}\) zu drehen (Einschaltwindgeschwindigkeit). Bei zu hohen Windgeschwindigkeiten wird die Anlage automatisch angehalten bzw. aus dem Wind gedreht, um das Material zu schonen.
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