5 Vergleich strömungsmechanischer Kennzahlen: Messwerte Laboraufbau DualWingGenerator Vergleichswerte Kleinanlage 1* Vergleichswerte Kleinanlage 2* * Für die Vergleichsobjekte wurde ein elektromechanischer Wirkungsgrad von 80 % angenommen. Hinterlegt: vorherrschende Windgeschwindigkeiten im Binnenland Mitteleuropas Windgeschwindigkeit U [m/s] 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 Spezifische Leistung γ [W/m2] 300 DualWingGenerator Kleinanlage 2 Kleinanlage 1 Spezifische Leistung (strömungsmechanisch) Windgeschwindigkeit U [m/s] 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 2 4 6 8 10 12 Wirkungsgrad η [-] DualWingGenerator Kleinanlage 2 Kleinanlage 1 Wirkungsgrad (strömungsmechanisch) Verblüffendes Resultat: höchster Wirkungsgrad bei niedrigen Windgeschwindigkeiten, wie sie in Mitteleuropa vorherrschen Wissenschaftlicher Nachweis der Energieeffizienz In zahlreichen Messungen an einem Laboraufbau ließen sich der aerodynamische und der mechanische Wirkungsgrad der Anlage bestimmen und anschließend mit den Leistungen von zwei gängigen Windkraftanlagen derselben Größe vergleichen. Die Testanlage wurde so aufgebaut, dass die Einflüsse aller wesentlichen Parameter eingestellt und in einem Windkanal erfasst wurden. Mittels so genannter PIV-Messungen (Particle-Image-Velocimetry) ließ sich dabei die Geschwindigkeitsverteilung auf und zwischen den Tragflächen im zeitlichen Verlauf genau bestimmen. Höchste Wirkungsgrade bei niedrigen Windstärken Gerade im Bereich der häufigsten Windgeschwindigkeiten zwischen 4 und 8 m/s zeigte der DualWingGenerator bemerkenswerte Leistungen gegenüber den Kleinwindanlagen. Im Laboraufbau erreichte er einen strömungsmechanischen Wirkungsgrad von 45 %, wobei theoretisch bis zu 59 % möglich sind. Damit kann die Effizienz gegenüber den herkömmlichen Kleinanlagen deutlich gesteigert werden – vor allem bei niedrigen Windstärken, wie sie im kontinentalen Mitteleuropa vorherrschen. Verschiedene Einsatzgebiete und Anwendungen Durch die gewonnenen Erkenntnisse ergeben sich völlig neue Möglichkeiten zum Einsatz von Windgeneratoren. Während große Windparks einen hohen Flächenverbrauch haben und sich folglich meist nur auf dem Meer rentieren, ließe sich eine Anlage wie der DualWingGenerator beinahe überall anbringen – zum Beispiel auf Gebäuden. Die dezentrale Lösung funktioniert analog zum Sonnenkollektor als Windkollektor und reduziert zudem den Aufwand für die Anbindung an das öffentliche Stromnetz. Neben dem Elektrogenerator zur Stromgewinnung sind auch andere Endgeräte zum Abgreifen der mechanischen Energie denkbar – zum Beispiel ein Kompressor zur Drucklufterzeugung oder eine Wasserpumpe für den Einsatz in der Prozessautomation. Weiterentwicklung mit adaptivem Flügel Um die Effizienz der Anlage weiter zu steigern, erprobt Festo anstelle der starren Tragflächen zusätzlich adaptive Flügel mit Fin Ray Effect®. Je nach Anstellwinkel ändert sich das Flügelprofil und der Wirkungsgrad des gesamten Systems wird erhöht. Kontinuierliche Erprobung: ob im wissenschaftlichen Laboraufbau … … oder durch die Weiterentwicklung des Materials
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