Vertikale Windräder

VAWT sind vertikalachsige Windturbinen (engl. vertical axis wind turbines). Im Gegensatz zu ihren bekannten Geschwistern mit den meist drei grossen Rotorblättern, fristet diese Art von Turbinen noch eine Art Schattendasein. Zumindest in der Schweiz. Dabei hat diese Technologie eigentlich nur Vorteile und könnte fast in jedem Vorgarten, auf jedem Hausdach und an jeder Strassenleuchte installiert werden. In diesem Blog möchte ich den aktuellen Stand bei den VAWT vorstellen.

Was gibt es für VAWT-Bauformen?

Man unterscheidet vier Bauformen: Helix-förmig verdreht, die “simple” H-Form, die Darrieus-Form und weiter ein Savonius-Design welches mit “Schalen” arbeiten (siehe unten). Vertikal-achsige Windräder sind jedoch keine neue Technologie, sie werden seit Jahrhunderten eingesetzt. Sie wurden von den Chinesen, den Persern und weiteren alten Hochkulturen verwendet. Auf der Suche nach weiteren Möglichkeiten Energie möglichst erneuerbarbar zu gewinnen, haben Wissenschaftler und Tüftler in den letzten Jahren und Jahrzehnten markante Verbesserungen erzielt um den Wirkungsgrad solcher VAWT zu optimieren.

Jede Bauform hat Ihre spezifischen Eigenschaften, sowie Vor- und Nachteile. Im Gegensatz zu den grossen Radialventilatoren haben sie jedoch alle einen gewichtigen Vorteil. Sie benötigen sehr wenig Wind um in Drehung zu geraten und somit Strom zu produzieren.

Die einzelnen Bauformen haben wiederum verschiedene Ausprägungen. Das folgende Video der isländischen Firma IceWind zeigt eine Savonius Bauform, die im Gegensatz zu anderen Modellen sogar ästhetisch schön daher kommt und schon fast als Kustwerk in der Landschaft gelten könnte.(english, 1:30 Min)

IceWind beschreibt hier auch die Vorteile, die vertikale Kleinwindturbinen aufweisen:

  • Elektrizität wird schon bei “Schwachwind” erzeugt. Eine VAWT produziert bei Windgeschwindigkeiten ab 2 m/s (entspricht einem “kleinen Lüftchen”), während die bekannten Grosswindräder oft erst ab über 5 m/s ihren Betrieb aufnehmen
  • Je nach Bauform ist es möglich dass die VAWT auch bei hohen Windgeschwindigkeiten über 50 m/s (180 km/h) noch Strom produzieren und kurzfristig auch noch höhere Sturmwinde überstehen (was ein Problem bei den Grossen ist)
  • Die Windrichtung ist für die meisten VAWT-Bauformen irrelevant, sie drehen ohne dass man sie in den Wind ausrichten muss
  • Nahezu keine Lärmentwicklung (unter 35 dB, was einem “leisen Flüstern” entspricht)
  • Speziell die Savonius-Bauformen sind “Vogelsicher” und auch die weiteren VAWT-Bauformen sind betreffend Vogelschutz sicher im Vorteil gegenüber den Grosswind-Kraftwerken
  • Beinahe Wartungsfrei und falls doch mal was gemacht werden muss, sind sie einfach zu erreichen.

 

Das nachfolgende Video von Starkwind.net zeigt eine H-Form deren Flügel speziell konstruiert wurden um eine möglichst hohe Windausbeute zu ermöglichen. Diese sogenannte C-Rotor-VAWT hat eine maximale elektrische Leistung von 1000W(Peak) (Kurzvideo 45 Sek.)

 

Was spricht für VAWT-Kleinkraftwerke?

Neben der Nutzung der Sonnenenergie liegt es auch nahe, auch die kostenlose Energie vom Wind zu nutzen. Es ist sogar eine sehr sinnvolle Ergänzung zur Photovoltaik, da Sonne und Wind oftmals zu anderen Zeiten aktiv sind.

Parkplatz mit Photovoltaik und VAWT, Brooklyn, New York – copyrights: Urban Green Energy

Dieses Bild zeigt einen Parkplatz von einem Einkaufszentrum in Brooklyn, New York. Photovoltaikpanels überspannen die Parkfelder und diverse kleine Windgeneratoren produzieren zusätzlichen Strom.

Oder wie wäre es mit einer Bushaltestelle, die ihren eigenen Strom produziert für Beleuchtung, einen Werbescreen und vielleicht einen WLAN-Sender

Bushaltestelle mit Windrädern in Reykjavík, Island – Copyright: IceWind

Wäre sowas nicht auch bei uns denkbar?

Speziell in abgelegenen Regionen die nur aufwändig mit Elektrizität versorgt werden können, sind Windturbinen eine spannende Sache. Ich denke da an abgelegene Höfe oder Berghütten.

In meinen Augen sind vertikalachsige Windturbinen eine zukunftsweisende Technologie. Das Stromnetz der Zukunft wird viele kleine, dezentrale Erzeuger benötigen. Auch die Speichertechnik ist mittlerweile erprobt und erschwinglich. Neben Photovoltaik und Wasser, scheint es mir an der Zeit auch über die Rolle von Kleinwindkraftwerken nachzudenken.

Verschiedene Bauformen von Strassenleuchten mit PV & VAWT

In Asien und Amerika sind bereits seit einigen Jahren Kombiprodukte von Strassenlaternen im Einsatz, welche ihren Strom mittels VAWT und PV selber erzeugen. Eine Batterie im Boden speichert den Strom für Zeiten in denen er benötigt wird.

Oder wie wäre es mit “Kunst am Bau” die keine Energie braucht, sondern welche erzeugt? In Genf steht seit 2016 diese Windbaum-Skulptur.

Windturbinenbaum bei der Banque Piguet Galland in Genf von “New Wind Energy”

 

Eine virtuelle Weltreise zeigt das grosse Potential von vertikalen Kleinwindanlagen in der (hoffentlich nicht allzu weit entfernten) Zukunft: (youtube, english, 3 min):

 

Quellen: www.starkwind.nethttp://icewind.is/en/, http://www.newwind.fr/en/, Urban Green Energy,  youtube.com

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