Was ist ein Windkraftgenerator?
Unter Windkraftgeneratoren versteht man alle Geräte, die die Kraft des Windes in die Rotationsenergie einer Windturbine umwandeln, die wiederum in elektrische Energie umgewandelt wird.
Der gängigste Typ ist der Propellertyp mit drei Flügeln, aber auch Darrieus-Windturbinen mit vertikal gekrümmten Flügeln kommen aufgrund ihrer Überlegenheit in Bezug auf Kosten und Standort nach und nach zum Einsatz.
Da sie bei der Stromerzeugung kein CO2 ausstoßen und in Bezug auf die Ökobilanz besser abschneiden als Photovoltaikanlagen, die ebenfalls eine natürliche Energiequelle sind, werden sie als nächste Generation von Stromerzeugungsanlagen eingeführt.
Anwendungen von Windkraftgeneratoren
Früher wurden Windkraftgeneratoren zur Ergänzung der Energieversorgung auf abgelegenen Inseln eingesetzt, aber in den letzten Jahren sind sie zur Quelle von etwa der Hälfte der weltweiten erneuerbaren Energie geworden, vor allem in Europa, den USA und China.
Um ihre nachteilige instabile Leistung zu kompensieren, wurden in den letzten Jahren Stromerzeugungsmethoden erwogen, die sie mit Speicherbatterien und anderen erneuerbaren Energien kombinieren.
In Japan z. B. werden Solarstromgeneratoren bevorzugt, da die Installation auf Standorte mit geringen saisonalen Windschwankungen beschränkt ist und große Landflächen und Straßen zur Verfügung stehen.
Funktionsweise von Windkraftgeneratoren
Bei Windkraftgeneratoren mit Propellerantrieb wird der Wind, der die Energiequelle darstellt, von den Flügeln am Ende des Propellers aufgenommen und in Rotationsenergie umgewandelt.
Die Grunddrehzahl des Propellers hängt von der Anzahl der Blätter in der Windturbine ab; je weniger Blätter, desto höher die Drehgeschwindigkeit, aber drei Blätter sind am häufigsten, da sie ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Stabilität bieten.
Um die Anzahl der Umdrehungen zu stabilisieren, ist an der Spitze ein Mechanismus zur Verstellung der Steigung installiert, um den Winkel der Blätter entsprechend der Windstärke zu ändern und an der Verbindung zwischen Turm und Propeller ist eine Nachführvorrichtung installiert, um die Richtung der Spitze entsprechend der Windrichtung zu ändern. Außerdem ist ein Bremsmechanismus vorgesehen, der den Rotor anhält, wenn die Windgeschwindigkeit den oberen Grenzwert überschreitet, z. B. bei Taifunen, um die Anlage vor Schäden zu schützen.
Die Drehung des Propellers ist mit dem Generator verbunden, entweder so, wie sie ist oder über eine Drehzahlerhöhungsvorrichtung, die die Drehzahl auf eine für die Stromerzeugung geeignete Drehzahl erhöht; der vom Generator erzeugte Strom wird in eine Frequenz und Spannung umgewandelt, die für die Übertragung durch einen Wechselrichter und Transformator geeignet ist, bevor er an das Stromnetz angeschlossen wird.