Frage von atomrofffl, 21

Energien bei Windkraftanlage?

Hi, Ich halte morgen ein Referat über Windkraftanlagen und weil ich des in Physik halte, muss ich das Schema der Windkraftanlage mit Energien beschreiben. Ich habe sehr lange im Internet gesucht, aber es stehen immer nur sehr kurze Beschreibungen da. Ich würde es gern ausführlicher machen, aber ich weiß nicht wie ich es beschreiben soll. Vllt kennt sich jmd von euch aus und kann mir helfen?:) Vielen Dank an alle ernsten Beiträge!! :) :) Hier ist der Link zum entsprechenden Bild → http://www.e-genuis.at/fileadmin/user_upload/windkraft/Schema-Windkraft1.png

LG atomrofffl

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 10

Zuerst kommt der Wind an und hat kinetische Energie.

An den Rotorblättern wird der Wind umgelenkt und gebremst und verrichtet dabei Arbeit. Diese Arbeit bringt den Rotor ins rotieren, wobei die geleistete Arbeit an den Rotoren in Wellenarbeit umgewandelt wird und durch das Planetengetriebe auf die Generatorwelle weitergeleitet wird.
Im Generator wird die Wellenarbeit (Arbeit ist mechanische Energie, die über die Systemgrenzen geht) zunächst in magnetische Energie und über die Wicklungen in elektrische Energie umgewandelt. Die elektrische Energie wird dann ins Stromnetz eingespeist.

Antwort
von Maimaier, 12

korrekter Link: http://www.e-genius.at/fileadmin/user_upload/windkraft/Schema-Windkraft1.png

https://de.wikipedia.org/wiki/Energiewandler

Kinetische Energie = Bewegungsenergie, hier primär Wind, der wird durch Propeller in Rotationsenergie (eine Unterform von kin. Energie) umgewandelt

Getriebe sind wohl Zahnräder oder Stangen oder so, also Rotationsenergie weitergegeben

Im Stromgenerator dann Rotationsenergie -> Magnetfeld -> Strom induziert

Ausserdem entsteht noch unerwünschte Energie, Verlust:

Schallenergie (Lärm, vor allem Infraschall, der Krankmachen kann)

Wärme (vor allem im Generator, aber auch Überlandleitung, und allen anderen Teilen)

Kommentar von atomrofffl ,

Oh sry ich wusste nicht dass der Link falsch ist Vielen, vielen Dank! :)♥

Expertenantwort
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 6

Ich würde auch das Betzsche Gesetz erwähnen. Es hat mit der Stelle in dem Diagramm zu tun, wo die kinet. Energie zu mechan. Energie wird, also mit der Windturbine selbst. Das Betzsche Gesetz sagt, daß die Turbine, wenn sie optimal läuft, höchstens 16/27 der kinetischen Energie des Windes entnehmen kann, der durch ihre Kreisfläche strömt, wenn sie stillsteht. (Warum das so ist, werdet Ihr vielleicht nicht nachrechnen können, denn man muß dazu Differentialrechnung können. Aber daß es so ist, sollte man wissen.)

https://de.wikipedia.org/wiki/Betzsches_Gesetz

Kommentar von Franz1957 ,

Nicht alle Windkraftanlagen haben Getriebe, das solltest Du auch sagen. Es werden auch welche ohne Getriebe gebaut. Getriebelose Windkraftanlagen haben den Vorteil, daß das Getriebe nicht kaputtgehen kann und repariert werden muß, was ja auf dem hohen Turm mühsam und teuer ist, besonders wenn er draußen im Meer steht. Allerdings braucht man bei getriebelosen Windkraftanlagen einen Generator, der die gleiche Leistung bei kleinerer Drehzahl bringt. Dafür sind besonders starke Magnete erforderlich und das ist ein Grund, weshalb man dafür Magnete mit Neodym verwendet, einem der Seltenerdmetalle.

Kommentar von Franz1957 ,

Hier ist noch ein Diagramm, in dem die Energieflüsse einer Windkraftanlage, auch die Verluste, eingezeichnet und Zahlenwerte angegeben sind.

https://www.wind-energie.de/themen/technik/funktionsweise/energiewandlung

Kommentar von atomrofffl ,

Vielen, vielen lieben Dank :)♥

Antwort
von Luegendetektor, 2

Windkraftanlagen nutzen die kinetische Energie des Windes, die mal da ist und mal nicht. Darum liefern Windkraftanlagen auch nur Zufallsstrom, der im Netz Probleme macht.

Zur kinetischen Energie die sich berechnet aus Rho (Dichte der Luft)/2 * A (Fläche, die die Windflügel überstreichen) + v^3 (Windgeschwindigkeit in der 3. Potenz). Nach den Gesetzen der Aerodynamik lassen sich aber theoretisch max 59% der kinetischen Energie gewinnen (Betz´sche Gesetz).

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