Hier und da drehen sie sich schon auf Häuserdächern: vertikale Kleinwindkraftanlagen in der Stadt. Haben sie das Potential die Energiewende zu beschleunigen?
Unterschied: Vertikale Kleinwindkraftanlagen und horizontale Kleinwindkraftanlagen
Beim dem Schlagwort Windkraft fallen einem sofort die riesigen Windkraftanlagen ein, wie sie bereits in vielen Gegenden in Deutschland anzutreffen sind. Bei ihnen handelt es sich um horizontale Windkraftanlagen. Hierbei handelt es sich um die Ausrichtung der Achse mit den Rotorblättern.
Warum gibt es den Trend zu großen Windkraftanlagen?
Gemessen an der Gesamtenergieproduktion in Deutschland wurde bereits im ersten Halbjahr 2023 mehr Strom aus Windkraft (28,6%) erzeugt als aus Kohle (27%). Durch die unterschiedlichen Windbedingungen sind in Deutschland besonders die See- und Küstengebiete, Tiefebenen und die Gebirge für die Produktion von Windenergie geeignet. Dabei nimmt mit zunehmender Höhe auch die Windgeschwindigkeit zu.
Die bisher größte Windkraftanlage der Welt wird bald bei Schipkau in Brandburg entstehen. Bislang steht dort noch ein 300 Meter hoher Windmessturm der bald von einer ebenso hohen Windkraftanlage ersetzt werden soll. In dieser Höhe strömt der Wind sehr stark und relativ konstant aus einer Richtung.
Vorteile vertikale Kleinwindkraftanlagen
Vertikale Kleinwindkraftanlagen spielen ihre Vorteile bei ganz anderen Windbedingung aus. Sie können gut mit wechselnden Windgeschwindigkeiten aus unterschiedlichen Richtungen umgehen.
Aerodynamische Vorteile von Luftströmungen in der Stadt
Trifft Wind frontal auf ein Gebäude, so wird er zunächst abgebremst und umfließt das Hindernis. Dabei bilden sich energiereiche Strömungen und Verwirbelungen an den Dachkanten. Diese können genutzt werden, um mit einer vertikalen Kleinwindkraftanlagen Strom zu produzieren. Da die typischen Rotoren mit drei Flügeln bei schnell wechselnden Windrichtungen nur schlecht funktionieren, kommen andere Formen zum Einsatz.
Rotoren mit vertikaler Achse (VAWT)
Rotoren mit vertikaler Achse laufen auch bei veränderlichen Windbedingungen relativ gleichmäßig.
Zum Einsatz kommen überwiegend Savonius- und Darrieus-Rotoren. Savonius-Rotoren finden bereits seit Jahren Anwendung als Belüftungsanlagen auf Schiffs- und Häuserdächern. Durch die gleiche Technik lässt sich mit ihnen auch Strom produzieren. Für die Energieproduktion in Deutschland spielen diese Kleinwindkraftanlagen noch keine Bedeutung.
Inselsysteme setzen schon lange auf Kleinwindkraftanlagen
Anders sieht es bei sogenannten Inselsystemen aus. Wenn es keine Verbindung zum allgemeinen Stromnetz gibt, muss der Strom selbst hergestellt werden. Bei vielen Segelbooten ist beispielsweise eine Kleinwindkraftanlage am Mast installiert, um Strom für Beleuchtung und für Funk- und Navigationsgeräte zu produzieren. Aber auch bei Gehöften abseits der Dörfer auf dem Land oder bei kleinen Hütten in den Bergen kann damit die Stromversorgung sichergestellt werden.
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Für die urbane Kultur wäre ja solche Windkraftanlage sehr nützlich, insbesondere für die Hochhäuser. Vor kurzem habe ich das Transport mit Windrad gesehen. So groß ist das! Danke für die Anregung zum Nachdenken!
Auf Dächer gehen nur ganz kleine Anlagen. Das gibt die Statik und Dynamik nicht her.
Der abgebildete vertikale Rotor steht auf einen sehr massivem Mast.