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Windräder drehen sich falsch herum
Entscheidung
mit Folgen
Laut
einem aktuellen Papier eines Forscherteams vom Deutschen Zentrum für
Luft- und Raumfahrt wäre
es auf der Nordhalbkugel der Erde sinnvoller, wenn sich die Windräder von
vorn gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn drehen würden. Derzeit sind aber
im Grunde alle Anlagen so konstruiert, dass sie der Uhrenbewegung folgen,
was aufgrund der Gewohnheiten aus dem Alltag von den Ingenieuren
irgendwann so festgelegt wurde.
Die
DLR-Forscher haben nun allerdings großangelegte Simulationen laufen
lassen, in denen genau beobachtet wurde, wie sich die Winde bewegen, wenn
sie auf Windkraftanlagen und auch komplette Windparks treffen. Dabei
zeigte sich - entgegen der intuitiven Annahme - dass die Drehrichtung
tatsächlich einen spürbaren Unterschied mit sich bringt. Verursacht wird
das von der Corioliskraft.
Signifikaner
Effekt
Bei
dieser handelt es sich um eine Kraft, die auf sich bewegende Körper in
einem rotierenden Bezugssystem wirkt. Alles, was sich auf der Erde bewegt,
unterliegt aufgrund der Erdrotation einer entsprechenden Ablenkung.
Bekannt ist dies unter anderem durch das Foucaultsche Pendel, das seine
Schwingungsebene stets im Uhrzeigersinn dreht. Und auch die
Luftströmungen in der Atmosphäre werden durch diesen Effekt dazu
gebracht, immer die gleichen Drehrichtungen einzuschlagen - was man auf
Wetterkarten oder den Satelliten-Aufnahmen von Hurrikans gut beobachten
kann.
Bei
einem Windrad verhält es sich nun so, dass durch die enorme Größe der
Rotoren in unterschiedlichen Höhen jeweils andere Windgeschwindigkeiten
erreicht werden. Hinter dem ersten Windrad kommt es zu Verwirbelungen der
nun abgebremsten Luftmassen, die sich durch den Kontakt mit den umgebenden
Strömungen wieder beschleunigen. Und hier wirkt nun die Corioliskraft,
die einen Rechtsdrall verursacht. In der Summe beschleunigen Luftmassen
hinter einem Windrad, wie es jetzt konstruiert ist, das ganze langsamer,
als bei einem System mit entgegengesetzter Drehrichtung. In einem
Windpark würde die zweite Reihe bei anders konstruierten Anlagen also
höhere Windgeschwindigkeiten abbekommen.
Und
das gilt teilweise durchaus in einem Umfang, der eines Umdenkens in der
Praxis würdig wäre, lautet das Fazit der Forscher. Weniger bei
Windkraftanlagen irgendwo in Deutschland, wo relativ wenige Rotoren in
sehr strukturierten Geländeformationen stehen, in denen ohnehin
vielfältige Verwirbelungen vorherrschen. Bei großen Anlagen auf dem Meer
oder den flachen Steppengebieten der USA könnte eine Änderung der
Drehrichtung unter passenden Bedingungen bis zu 23 Prozent mehr
Stromausbeute bringen, hieß es.
Quelle:
wes.copernicus.org/preprints/wes-2019-105
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