Auftriebsprinzip

Das Auftriebsprinzip beschreibt die Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie durch Ausnutzung des aerodynamischen Auftriebes.

Auftriebsläufer nutzen das Auftriebsprinzip um ihre im Wind stehenden Rotoren durch die Auftriebskraft in Rotation zu versetzen. Aufgrund der großen Umfangsgeschwindigkeit und der daraus resultierenden hohen Schnelllaufzahl, arbeiten alle Schnellläufer nach dem Auftriebsprinzip.

In Abbildung 1 ist das Auftriebsprinzip am Beispiel eines Flügelprofils dargestellt. Der dynamische Auftrieb resultiert aus dem Druckunterschied zwischen der Profilunterseite und Profiloberseite beim Umströmen des Rotorblattes. Der Druckunterschied kommt zustande, da die Luftteilchen auf der Oberseite des Rotorblattes eine längere Strecke zurücklegen müssen als auf der Unterseite und ihre Geschwindigkeit zunimmt. Durch die höhere Geschwindigkeit nimmt der Druck oberhalb des Rotorblattes ab, wodurch ein Unterdruck im Vergleich zur Profilunterseite entsteht. Aus diesem Druckunterschied resultiert die Auftriebskraft, die von dem Auftriebsbeiwert, der Luftdichte, der Fläche und der Windgeschwindigkeit abhängt, wobei bei Windkraftanlagen die Flügelfläche als Bezugsfläche gewählt wird.

Neben der Auftriebskraft wird durch die Strömung auch die Widerstandskraft hervorgerufen. Für eine Windkraftanlage wird eine möglichst große Auftriebskraft angestrebt. Die zeitgleich auftretende Widerstandskraft sollte jedoch möglichst gering sein. Dies wird durch die gewählte Bauform sichergestellt.

Im Gegensatz zu den Auftriebsläufern nutzen Widerstandsläufer das Widerstandsprinzip zur Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie.

Englische Übersetzung(en):

buoyancy principle