Windrad – Innenansicht © Siemens Stiftung 2017 CC BY-SA 4.0 international

Windrad – Innenansicht

Bild

Grafik, beschriftet:
Rotor und Gondel („Maschinenhaus“) eines Dreiflügel-Windrads mit horizontaler Drehachse. Die Innenansicht der Gondel wird gezeigt, die einzelnen Komponenten sind beschriftet.

Deutsch, Spanisch, Englisch
Bild (120,3 kByte)
23.04.2018
Das hier gezeigte Dreiflügel-Windrad mit horizontaler Rotationsachse ist bei großen Windkraftanlagen die häufigste Konstruktion. Das Windrad besteht aus einem Rotor und einer Gondel („Maschinenhaus“), die auf einem hohen Turm angebracht sind.
Das Funktionsprinzip:
Das Anemometer misst die Windgeschwindigkeit. Die Daten werden an den Überwachungscomputer gesendet. Dieser steuert das Windrad und bedient den Nachführmotor, der das Windrad ausrichtet. Steht das Windrad optimal zum Wind, so übt dieser ein Drehmoment auf die Rotorblätter aus: Das Windrad dreht sich (ca. 20 Umdrehungen/min) und mit ihm die Antriebswelle. Das Getriebe wandelt die Drehzahl des Rotors in die für den Generator nötige Drehzahl (in Europa 1.500 U/min oder 3.000 U/min, in den USA 1.800 U/min oder 3.600 U/min) um. Der Generator erzeugt den Strom. Dieser wird über Kabel zum Fuß des Windrads hinuntergeleitet. Dort erfolgt die Einspeisung ins Netz. Der Wirkungsgrad eines Windrads liegt bei optimalen Windverhältnissen bei 40 – 51 %. (Der theoretisch maximale Wert liegt bei 59,3 %, ist aber praktisch nicht erreichbar.)
Übrigens: Die Bremse sorgt dafür, dass das Windrad sich nicht drehen kann, z. B. bei extremem Sturm oder wenn es gewartet werden muss. (Es gibt auch Windräder ohne Getriebe, siehe dazu die Beschreibung beim Medium „Generator für Windrad“!).

Hinweise und Ideen:
Welche Vorteile hat ein Dreiflügel-Windrad gegenüber einem Ein-, Zwei- oder Vierblattflügler?
Es lohnt der Hinweis, dass es auch Windräder mit vertikaler Drehachse gibt (Savonius-, Darrieus-Windrad). Wann setzt man diese Bauformen ein?
Veranschaulichung
Physik; Technik
Klasse 5 bis 6; Klasse 7 bis 9; Klasse 10 bis 13
Berufliche Bildung; Weiterführende Schulen
Energie; Energieerzeugung; Erneuerbare Energie; Windkraftwerk
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