Windkraftkonverter

Ein Windkraftkonverter wandelt die im Wind enthaltene Strömungsenergie in eine andere Energieform um. Alternative Begriffe sind als Oberbegriff Strömungskonverter und Strömungsumwandler, sie beziehen sich auf Strömungen allgemein, also nicht nur auf den Wind.

Windkraftkonverter ist ein Fachausdruck für das gesamte Spektrum aller Anwendungen, welche die im Wind enthaltene kinetische Energie in eine andere nutzbare Energieform umwandeln. Dies kann sowohl elektrische Energie sein wie auch beliebige andere mechanische Arbeits- oder Antriebskraft und kann sich ebenso auf eine Windkraftanlage wie auf ein vom Wind angetriebenes Fahrzeug oder auch andere Nutzungstechnologien beziehen.

Technische Formen der Windkraftkonversion

Rotorblätter einer Enercon E-70-Windenergieanlage

Darrieus-Rotor „Éole“ in Cap-Chat, Kanada

chinesisches Windrad

Die heute am weitesten verbreitete Methode der Windkraftkonversion mit einer Windkraftanlage, die die im Wind enthaltene Kraft bzw. Energie primär in Rotationsenergie umwandelt, geschieht mit meist dreiflügeligen Windrädern - Rotoren - mit aerodynamischen Flügelprofilen, welche eine horizontale, waagerechte Rotordrehachse haben und die der Windrichtung nachführbar auf einem hohen Turm drehbar gelagert sind.

Zu den Windrädern mit horizontaler Rotationsachse gehören auch eine Reihe historischer Windmühlen, teils mit Segeln, teils mit fest gebauten Flügeln, die jedoch ohne modernes aerodynamisches Profil gestaltet waren und entsprechend weniger Wirkungsgrad hatten.

Die älteste bekannte Windkraftnutzung mit Windmühlen geschah mit zwei Bauformen historischer Windmühlen mit vertikaler Rotordrehachse, der Persischen Windmühle und der Chinesischen Windmühle.

Moderne Anlagen, die dieser Kategorie mit vertikaler Drehachse angehören, sind der Savonius-Rotor, Darrieus-Rotor und eine Vielzahl von weiteren teilweise eng mit diesen beiden Typen verwandten Rotortypen. Alle wandeln die im Wind enthaltene kinetische Energie in Rotationskraft um, meist zur Gewinnung von Elektrizität mit einem angeschlossenen Generator oder auch mit Kompressor zur Drucklufterzeugung ebenso wie mit Pumpe zur Wasserförderung.

Auch ein Aufwindkraftwerk, bei dem die am Boden durch Sonneneinstrahlung künstlich erzeugte Thermik durch einen hohen Kamin aufsteigt, ist ein Windkraftkonverter. Mit einem Rotor mit vertikaler Drehachse im Turm zur Energieumwandlung genutzt, wird hier die Strömungsenergie in Rotationsenergie bzw. über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Bei diesen Rotortypen ist die Rotordrehachse jedoch nur deshalb vertikal, weil die im Kamin aufsteigende Luft eine ebenso senkrechte Strömungsrichtung aufweist.

Der Flettner-Rotor ist ein Windkraftkonverter, bei dem die Rotation des normalerweise aufrecht stehenden, in meist länglicher Zylinderform gestalteten Rotors nicht vom Wind, sondern von einer Hilfsmaschine erzeugt wird. Der Flettner-Rotor wurde bisher nur als Antrieb zur Fortbewegung von Fahrzeugen an Land, im Wasser oder auch in der Luft genutzt.

Ansonsten, außer mit dem Flettner-Rotor, der ja die in der Strömung enthaltene Energie gewöhnlich nicht in Rotationskraft sondern direkt in Auf- und Vortrieb umsetzt, ist es auch möglich, die im Wind enthaltene Kraft in eine nicht rotative Hubbewegung, umzuwandeln.

Dazu können Flügel als Repeller eingesetzt werden, die im umgekehrten Sinne wie beim Flügelschlag der Vögel funktionieren, so eben, dass nicht Kraft aufgewandt wird, um Auftrieb zu erzeugen, sondern indem umgekehrt der durch eine Strömung erzeugte Auftrieb in eine nicht rotative, eher als linear zu bezeichnende zyklische Bewegung umgewandelt wird.

Mit dem sogenannten Hubflügelkraftwerk wird die zuvor genannte Technik bereits angewandt.

Ebenso können theoretisch auch Schwingungen, wie sie zum Beispiel bei kräftigem Wind an manchen Überlandleitungen beobachtet werden, mit einer entsprechend geeigneten Vorrichtung in mechanische oder sonst nutzbare Arbeitsleistung übersetzt werden. Versuche dazu hat es bisher allerdings kaum gegeben.

Der Begriff Windkraftkonverter ist aber auch für den Antrieb von Fahrzeugen mit Segeln sowohl im Wasser als auch an Land zulässig, obwohl dann üblicherweise von Segelschiffen oder Segelfahrzeugen (Strandsegler) gesprochen wird. Da der Begriff Windkraftkonverter ein Oberbegriff ist, der nicht die Bauweise oder die angewandte Technik beschreiben will, ist er für jede Form der Windkraftnutzung, bei der die im Wind enthaltene Strömungsenergie umgewandelt oder genutzt wird, anwendbar.