Linksdrehung der Rotoren brächte mehr Windstrom

Linksdrehung der Rotoren brächte mehr Windstrom
Foto: Oimheidi/Pixabay CC/PublicDomain

Linksdrehung der Rotoren brächte mehr Windstrom

Windenergie ist eine Stütze der Energiewende. Solaranlagen erzeugen 2019 etwa 165 Milliarden Kilowattstunden Ökostrom. Das jedoch könnte durchaus noch mehr sein, behaupten zwei Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Antonia Englberger und Andreas Dörnbrack zeigten dort mit Computersimulationen für ihre Studie nämlich, dass sich die allermeisten der gut 30.000 Windräder in Deutschland falsch herum drehen – und damit weniger Strom liefern als sie könnten. Ihr Rat: Drehten die Rotoren links- statt rechtsherum, wäre die erzeugte Energiemenge nach ihren Berechnungen um „bis zu 23 Prozent“ größer. Das berichtet der Berliner Tagesspiegel.

Vor allem bei Rotoren, die in Windparks stehen spiele dies eine Rolle, sagen die beiden Wissenschaftler. Denn 90 Prozent der aktiv Energie produzierenden Windräder stehen auf der Nordhalbkugel des Planeten. Vor allem nachts sind dort nämlich die Winrichtungen nicht optimal. Bei Tag vermischt die vom warmen Erdboden aufsteigende Wärme die unteren Luftschichten. Im meteorologischen Idealfall weht deshalb bei Tag der Wind in allen Höhen eines bis zu 150 Meter hohen Windrads mit gleicher Geschwindigkeit und aus der gleichen Richtung.

Änderung der Rotor-Drehrichtung brächte im Ergebnis mehr Windstrom
Foto: Peter Dargatz/Pixabay CC/PublicDomain

„Bei Nacht sind die Windverhältnisse aber vielschichtig. Die Luftschichten über dem abgekühlten Boden werden kaum noch turbulent durchmischt und liegen stabil übereinander. In der untersten Luftschicht ist die Windgeschwindigkeit wegen der Reibung am Erdboden am geringsten.

Die Windgeschwindigkeit nimmt mit zunehmender Höhe zu. Dadurch wird mit zunehmender Höhe auch die Corioliskraft immer stärker, die auf den Wind genauso wirkt wie auf jeden Körper, der sich relativ zur rotierenden Erde bewegt.

Auf der Nordhalbkugel der Erde lenkt die Corioliskraft den Wind aus seiner Strömungsrichtung nach rechts ab, auf der Südhalbkugel nach links. Bei der vor allem nachts stabilen Luftschichtung weht der Wind im oberen Bereich eines Windrads also nicht nur stärker, sondern auch aus anderen Richtungen im Vergleich zu den anströmenden Winden weiter unten: Höher am Windrad ist die Windrichtung auf der Nordhalbkugel weiter nach rechts gedreht“, beschreibt die zeotung das Phänomen, das die Forscher erkundeten.

Ergebnis: „Die Rotorblätter werden vom Wind in Bewegung gesetzt, üben aber ihrerseits eine Kraft in der Gegenrichtung auf den Wind aus. Im Nachlauf hinter einem rechtsherum drehenden Windrad hat der Wind daher eine zusätzliche Bewegungskomponente: Er rotiert links herum.“ Die Physik ergib daher: „Die Computer-Simulationen des Forschungsteams zeigen, dass die linksdrehenden Nachlauf-Winde und die nach rechts gescherten Umgebungswinde sich gegenseitig schwächen.“

Unterschiedliche Drehrichtung könnte Akzeptanzproblem vergößern

„Bei höhenabhängiger Windscherung nach rechts, wie sie nachts auf der Nordhalbkugel häufig auftritt, erreicht der Wind hinter einem Windrad mit Linksdrehung das nächste Windrad mit größerer Geschwindigkeit als der Wind hinter einem rechtsdrehenden Windrad. Windräder mit Linksdrehung könnten demnach die Energieausbeute der hinter ihnen stehenden Windräder steigern“, zitiert der Tagesspiegel die beiden Wissenschaftler.

Vor allem auf großen und freien Flächen wie sie etwa bei Windparks auf dem Meer herrschen, könne sich der Effekt positiv auf die Energieausbeute bemerkbar machen, meint laut der Zeitung auch Bernhard Stoevesandt Er leitet die Aerodynamik-Abteilung des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme IWES . Eine Umstellung der Drehrichtung mancher Rotoren sieht er dennoch auch skeptisch: Drehten alle Windräder gleich, wirke das im Landschaftsbild ruhiger. Drehten sie unterschiedlich könnte dies zu weiterem Gegenwind für die Ökostromproduktion führen.

pit

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