Yahoo Nachrichten Fehlerhafte Windrad-Konstruktion aufgedeckt: Ingenieure zeigen korrekte Bauweise
Die Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology haben eine veraltete Theorie widerlegt, die möglicherweise die gesamte Windenergiebranche auf den Kopf stellen könnte. Die bisherigen Grundlagen für die Planung und den Betrieb von Windkraftanlagen erweisen sich offenbar als fehlerhaft.
Über ein Jahrhundert lang basierte die Konstruktion von Windrädern auf der Impulstheorie. Nun haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entdeckt, dass diese Theorie erhebliche Schwächen aufweist. Die Ingenieure haben ein neues physikalisches Modell entwickelt, das die Luftströmung an Windturbinen-Rotoren präzise abbildet, selbst unter extremen Bedingungen. Im obigen Video präsentieren wir die drei beeindruckendsten Windkraftanlagen der Welt, von denen nicht alle das traditionelle Design verwenden.
Fehlerhafte Theorie deckt Schwächen in Windrad-Konstruktion auf
Die Impulstheorie aus dem späten 19. Jahrhundert erklärt die Wechselwirkung zwischen Windrad-Rotoren und ihrer Umgebung. Auf Basis dieser Theorie berechnete der deutsche Physiker Albert Betz 1920 die theoretische Höchstgrenze der Energieausbeute aus Wind, bekannt als die Betz-Grenze von 59,3 Prozent. Laut den Forschern des MIT erweist sich diese Theorie jedoch als unzureichend.
Die Betz-Grenze geht davon aus, dass die Windkraft ab einem bestimmten Winkel oder einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit abnimmt. Experimente zeigten jedoch abweichende Ergebnisse. Die MIT-Forscher nutzten präzise Aerodynamik-Modelle, um die Interaktion von Luftströmung und Turbinen zu untersuchen, und entdeckten, dass die Theorie vom schnellen Ausgleich des Luftdrucks hinter dem Rotor fehlerhaft ist. Diese Ungenauigkeit nahe der Betz-Grenze deutet darauf hin, dass die tatsächliche maximale Leistung von Windrädern und -parks höher sein könnte als bisher angenommen.
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Neues Modell steigert Effizienz von Windrädern
Das neue Modell demonstriert, wie die Turbinenleistung maximiert werden kann, selbst wenn die Rotoren "falsch" zum Luftstrom ausgerichtet sind – ein Punkt, den das Betz'sche Gesetz nicht beachtete. Laut Michael Howland vom MIT-Team ermöglicht dies, dass man "zum ersten Mal direkt und ohne empirische Korrekturen sagen, wie man eine Windturbine betreiben sollte, um ihre Leistung zu maximieren."
Diese neuen Erkenntnisse könnten die Windenergiebranche revolutionieren. Das Modell erlaubt eine präzise Optimierung von Parametern wie Ausrichtung, Drehgeschwindigkeit und Rotorwinkel, wodurch sowohl die Leistung als auch die Sicherheit der Turbinen verbessert werden können. Das ist es, was uns so begeistert, denn es hat ein unmittelbares und direktes Potenzial für Auswirkungen auf die gesamte Wertschöpfungskette der Windenergie", so Howland.
Die mathematischen Formeln der neuen Theorie sind als Open Source verfügbar und können von Anbietern in ihre Software integriert werden. Forscher glauben, dass dies der Windenergieforschung helfen wird, die Entwicklung von Windkraftkapazität und -zuverlässigkeit erheblich zu fördern.
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