Windkraftwerke aus Ringmantelturbinen

Windenergieanlagen, insbesondere das Windkraftwerk mit Uniqueline Ringmantelturbinen aus Österreich, sing gekennzeichnet durch einen massiven Windkraftturm aus Holz und an der beidseitigen Anordnung von Ringmantelturbinen.

Windkraftwerk mit gegenläufigen Rotoren

Uniqueline Ringmantelturbinen sind Windturbinen, die aus einer anströmenden Luftmenge mehr als die im Betz'schen Gesetz definierten 59,3 Prozent verwerten können. Dies ergibt sich aus der Bauart, die den Mantelturbinen zuzuordnen ist. Anders als heutige Windräder besitzt die Ringmantelturbine zumindest zwei gegenläufige Rotoren. Die beiden Geschwindigkeiten addieren sich zu einer Systemdrehzahl und bringen dadurch eine Effizienzsteigerung. Mit vier gegenläufigen Motoren in X-Anordnung entstehen so 3 Rotorenpaare, die unbeeinflusst vom gegenüberliegenden Rotor der Strömung Leistung entnehmen. Kurze Rotorblätter können aufgrund ihrer Geometrie und Länge einiges mehr an Strömungsenergie aufnehmen. Des Weiteren lassen sich mit kurzen Rotorbättern auch Windgeschwindigkeiten bis 70m/sec nutzen. Dies ist vor allem in Höhenlagen und Bergkuppen von enormen Vorteil, zumal die Windkraftwerke durchlaufen können.

Windkonzentrator Ringmantelturbine

Der Aufbau von Ringmantelturbinen ist recht einfach, sie bestehen aus einem Anstömkörper und einem oder mehreren Mantelkörpern die einen Ringspalt bilden, in dem zumindest zwei gegenläufige Rotoren angebracht sind, die der Luftströmung Energie entziehen. Der Clou dabei ist die Ausgestaltung des Anströmkörpers und des Mantels. Die Geometrie des Anströmkörpers wirkt sich unmittelbar auf die dahinterliegenden Rotorblätter aus. Der Durchmesser im Vergleich zum Manteldurchmesser bestimmt die Ablenkung der Anströmung und die daraus resultierende Geschwindigkeitsänderung der Luftströmung im Ringspalt. Der Luftstrom im Ringspalt wird so auf fast das Doppelte des weit vor der Turbine anströmenden Windes erhöht.

Windenergieanlage mit Multirotor

Windenergieanlagen mit mehreren Rotoren, sind Einrotor-Anlagen in einigen Aspekten überlegen. Die Luftströmung, die auf einen großen Rotor trifft, ist in ihrer Gesamtfläche sehr uneinheitlich. Die Windgeschwindigkeit im unteren, bodennahen Bereich ist geringer als die im ungestörten oberen Bereich. Mit dem Multirotor-System lassen sich diese Unterschiede bestens ausgleichen. Auch die Windrichtung ist nicht über die gesamte Rotorhöhe gleich, auch hier treten insbesondere bei langen Rotorblättern enorme Kräfte auf. Windenergieanlage mit Multirotoren besitzen kurze Blattlängen und sind so wesentlich geringeren Kräften ausgesetzt.

Windräder am Turm

Die Ringmantelturbinen sind beim Uniqueline Windkraftwerk bevorzugt an den beiden Seiten angeordnet. Durch den enormen Durchmesser des Windkraftturmes entsteht eine Körperumströmung, bei der die Umströmungsgeschwindigkeit erhöht wird. Diese lässt sich durch die Anordnung der Turbinen an den gewünschten Positionen effektiv nutzen. Gemäß der Regel, dass bei doppelter Windgeschwindigkeit die achtfache Windleistung anliegt, sind die Ringmantelturbinen dort angeordnet, wo die größte Leistung erntbar ist. Die Anordnung der je Ebene unabhängig drehbaren Windturbinen ist meist einreihig oder zweireihig.

Potenzierte Ernteleistung durch Ringmantelturbinen

Ein im Wind stehender Körper besitzt auf Grund seiner Geometrie einen Strömungswiderstand. Da die Stömung den Körper nicht durchdringen kann umfließt sie den Körper, wobei sich die Geschwindigkeit der Strömung erhöht. Diese beschleungigte Luft trifft auf den Anströmkörper und den Ringmantel der Ringmantelturbine, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit im Ringspalt nochmals erhöht. Gegenläufige Rotoren entnehmen der Windströmung wesentlich mehr Energie.

Geballte Leistung an einem Windkraftturm

Die an dem Windkraftturm beweglich angeordneten, besser gesagt windnachführbar gelagerten, Mantelturbinen mit etwa 10 Meter Durchmesser und einer Leistung von 250 Kilowatt besitzen ein wesentlich geringeres und besser am Turm verteiltes Gewicht. Pro zehn Meter Turmhöhe befinden sich bei beidseitig doppelreihiger Ausführung in einer Ebene ein Megawatt Leistung. Bei Höhen ab 100 Metern lassen sich auf einem Turm bereits mehr Leistung anbringen, als es mit einer Turbine möglich wäre. Zum Vergleich: Der Tauernwindpark in Oberzeiring hat eine Leistung von etwa 30 Megawatt, umgerechnet wäre dies ein Turm mit 320 Metern Höhe.