Windkraftanlagen haben sich als eine der zentralen Lösungen im Kampf gegen den Klimawandel etabliert. Doch wie effizient sind diese Anlagen tatsächlich? Der Wirkungsgrad ist ein entscheidender Parameter zur Beurteilung ihrer Effektivität. Der Wirkungsgrad - also das Verhältnis von erzeugter elektrischer Energie zur genutzten Windenergie - ist wichtig zu verstehen. Er wird oft als Prozentwert oder Dezimalzahl ausgedrückt. Aus physikalischen Gründen kann nie weiterhin Energie gewonnen werden wie in die Windkraftanlage eingespeist wird. Daher ist der Wirkungsgrad immer kleiner als 1 oder 100%.
Die Windenergie » die als Energiequelle dient « wird als kinetische Energie der Luftströmung angesehen. Diese Energie steht zur Verfügung um elektrische Energie zu erzeugen. Die Grundbeziehung zur Berechnung des Wirkungsgrads ist einfach: η = Eel / Ew. Eel steht für elektrische Energie und Ew für Windenergie. Darauf basierend sind Energiewverluste ´ die in einem Windkraftsystem auftreten ` ähnlich wie bedeutend. Diese Verlustenergie » oder Verlustverluste « wird oft als Everl bezeichnet. Diese Verluste mindern den Gesamtwirkungsgrad erheblich.
Die Beziehung zwischen diesen Energien ist klar: Ew = Eel + Everl. Diese theoretische Grundlage könnte bei der Auswertung von Windkraftanlagen eine wichtige Rolle spielen. Der Wirkungsgrad wird berechnet, indem die Formel η = Eel / Ew angewendet wird. Im vorliegenden Beispiel beträgt der Wirkungsgrad der Windkraftanlage 29% oder 0⸴29. Dies zeigt auf – dass von der potenziellen Windenergie nur ein kleiner Teil tatsächlich in elektrische Energie umgewandelt wird.
Um genauer zu verstehen ebenso wie dieser Wert zustande kommt ist es nützlich die Einzelwirkungsgrade der verschiedenen Anlagenteile zu betrachten. Jeder Teil der Windkraftanlage hat spezifische Verluste. Diese Einzelwirkungsgrade die in ％ angegeben werden lassen sich multiplizieren um den Gesamtwirkungsgrad zu ermitteln. Im gegebenen Beispiel beträgt der Wirkungsgrad des Rotors (ηr) 40%. Es zeigt sich hier, dass dieser Rotor entscheidend ist – die bereitgestellte Rotationsarbeit fließt in das Getriebe über.
Im Getriebe gehen immerhin 4% der Windenergie verloren. Das ergibt einen Wirkungsgrad für das Getriebe von ηg = 90%. In der Folge ist es der Generator – der ein weiteres Glied in dieser langen ⛓️ darstellt. Hierbei kosten gute 7% der Windenergie die Umwandlung zur elektrischen Energie. Den Wirkungsgrad des Generators (ηgen) können wir mit feinen 80⸴6% ansetzen.
Möchte man den Gesamtwirkungsgrad (ηges) berechnen, wird die Produktformel angewandt: ηges = ηr ηg ηgen = 0⸴4 0⸴9 0⸴806. Das Resultat beträgt also 0⸴29 oder 29%. Diese Kennzahl ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit und Effektivität von Windkraftanlagen.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Dass der Wirkungsgrad von Windkraftanlagen Ausdruck der Energieeffizienz ist. Er zeigt auf, in welchem Maße die natürliche Energiequelle - der 🌬️ - in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Gleichzeitig ist der Verlust während des Energieumwandlungsprozesses eine ständige Herausforderung und erfordert technischen Fortschritt. Der Weg hin zu einer höheren Effizienz – und damit zu einem nachhaltigen Wirtschaftssystem – ist jedoch kürzlich in den Fokus gerückt. Innovationsfähige Ansätze versprechen ´ den Wirkungsgrad weiter zu steigern ` was gleichzeitig der Umwelt zugutekommt und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert.
Erläuterung des Wirkungsgrads bei einer Windkraftanlage
Wie genau wird der Wirkungsgrad von Windkraftanlagen gemessen und welche Faktoren beeinflussen ihn?