Geräuschlose Windkraft: Eco Whisper

Lärmschutz

Während es der Bevölkerung von Industrieländern völlig selbstverständlich erscheint, dass Strom nun einmal aus der Steckdose kommt, möchten die meisten Menschen möglichst keine Kraftwerke in der Nähe ihrer Wohngegenden haben. Das betrifft nicht nur Atom- oder Kohlekraftwerke, sondern auch beispielsweise Windkraftanlagen, bei denen es regelmäßig Beschwerden über Lärmbelästigung gibt. Das australische Unternehmen Renewable Energy Solutions Australia Holdings Ltd. (RESA) hat ein Windrad entwickelt, das derartigen Problemen ein Ende setzen könnte, denn die Anlage läuft nahezu geräuschlos.

Die sogenannte Eco Whisper Windturbine verfügt – statt den bisher üblichen drei – gleich über 30 einzelne Rotorblätter, deren Enden miteinander verbunden sind. Das beschert der Turbine einerseits einen neuen Look und sorgt andererseits wohl auch dafür, dass kaum mehr Windgeräusche verursacht werden. Die Aluminium-Rotorblätter haben einen Durchmesser von 6,5 Metern und sind auf einer Stange in über 20 Metern Höhe montiert. Durch die besondere Bauweise kann die Turbine von Vögeln und Fledermäusen sehr viel besser wahrgenommen werden und – um die Windverhältnisse optimal zu nutzen – dreht sich die komplette Anlage automatisch mit dem Wind, wie man in folgendem Video sehr gut erkennen kann:

Die geräuschlosen Windräder sollen außerdem bis zu 30 Prozent mehr Strom erzeugen. Im Detail verspricht der Hersteller einen Jahresertrag zwischen 18.000 und 32.000 Kilowattstunden bei einer Durchschnittswindstärke von rund neun Kilometer pro Stunde. Da das Windrad ganz einfach um 90 Grad nach unten geklappt werden kann, ist auch die Wartung relativ einfach. Auch bei zu starkem Wind (ab 190 Kilometer pro Stunde) kann die Anlage auf diese Art schnell und unkompliziert in Sicherheit gebracht werden. Unkompliziert ist auch die Montage, wie man in folgendem Zeitraffer-Video sieht, das den Aufbau einer Wind-Turbine im australischen Geelong in Victoria zeigt:

Bisher existieren von der geräuschlosen Eco Whisper Windturbine der australischen Firma Renewable Energy Solutions Australia Holdings Ltd. (RESA) wohl erst Pilotanlagen, aber es scheint sich auf jeden Fall um ein Windkraftwerk mit Markt-Potential zu handeln.

Matthias Schaffer

12 Bemerkungen

  • Schön wäre es, wenn bei folgenden Angaben auch ein Bezug auf die Basis hergestellt werden würde, 30% mehr als was?
    “Die geräuschlosen Windräder sollen außerdem bis zu 30 Prozent mehr Strom erzeugen”

  • Schön wäre es, wenn bei folgenden Angaben auch ein Bezug auf die Basis hergestellt werden würde, 30% mehr als was?
    “Die geräuschlosen Windräder sollen außerdem bis zu 30 Prozent mehr Strom erzeugen”

  • Hallo Frike,

    das ist tatsächlich etwas unglücklich ausgedrückt. Die erwähnte 30-prozentige Effizienzsteigerung bezieht sich – laut Herstellerfirma RESA – auf herkömmliche Turbinen mit 3 Rotorblättern von Konkurrenzbetrieben.

  • Die Zahlenangaben zu den erforderlichen Windbedingungen sind technisch nicht nachvollziehbar. Entsprechend den Angaben zur Größe der Anlage sowie deren Leistung und Ertrag muss es sich um eine durchschnittliche Windgeschwindigkeit von ca. 9 m/s (nicht: 9 km/h) handeln. – Das sind mehr als 32 km/h.

    Derartige Windgeschwindigkeiten im Jahresdurchschnitt sind in Bodennähe (Masthöhe laut Text: 20 m) falls überhaupt, so nur an extrem wenigen Orten auf der Welt zu finden.

  • Die Zahlenangaben zu den erforderlichen Windbedingungen sind technisch nicht nachvollziehbar. Entsprechend den Angaben zur Größe der Anlage sowie deren Leistung und Ertrag muss es sich um eine durchschnittliche Windgeschwindigkeit von ca. 9 m/s (nicht: 9 km/h) handeln. – Das sind mehr als 32 km/h.

    Derartige Windgeschwindigkeiten im Jahresdurchschnitt sind in Bodennähe (Masthöhe laut Text: 20 m) falls überhaupt, so nur an extrem wenigen Orten auf der Welt zu finden.

  • Hallo Herr Synwoldt,

    die Angabe von 9 km/h ist korrekt und entspricht den Angaben der australischen Herstellerfirma “Renewable Energy Solutions Australia Holdings Ltd.”, die einen möglichen Jahresertrag bis zu 32.000 Kilowattstunden bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten von unter 6 mph, also rund 9 km/h, in Aussicht stellt. Umgerechnet sind das 2,5 m/s und das entspricht einer geringen, aber realistischen Windgeschwindigkeit, wie auch folgende Grafik für die mittleren Windgeschwindigkeiten in Deutschland zeigt: http://tinyurl.com/bna2s33

    (Die im Text vorgestellt Anlage hat eine Nennleistung von 20 Kilowatt)

  • Hallo Herr Synwoldt,

    die Angabe von 9 km/h ist korrekt und entspricht den Angaben der australischen Herstellerfirma “Renewable Energy Solutions Australia Holdings Ltd.”, die einen möglichen Jahresertrag bis zu 32.000 Kilowattstunden bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten von unter 6 mph, also rund 9 km/h, in Aussicht stellt. Umgerechnet sind das 2,5 m/s und das entspricht einer geringen, aber realistischen Windgeschwindigkeit, wie auch folgende Grafik für die mittleren Windgeschwindigkeiten in Deutschland zeigt: http://tinyurl.com/bna2s33

    (Die im Text vorgestellt Anlage hat eine Nennleistung von 20 Kilowatt)

  • Eine 20kW-Windkraftanlage ist eine Kleinwindkraftanlage, was auch die 20m Nabenhöhe aussagt. In diesem Leistungsbereich haben Windräder keine Probleme mit Lärm, vor allem weil es hier vollkommen geräuschlose Vertikalrotoren gibt, die bei gleicher Nennleistung und Windgeschwindigkeit ähnliche Werte erzielen, wie die 30% die genannt wurden zu Stande kommen sehe ich als fehlende Aussage. Die Nachführung, die nicht nur aufwändig zu konzipieren ist, sondern auch Energie kostet, ist bei vertikalen Windrädern nicht nötig.

    Ein so kleiner Rotor der als Schnellläufer konzipiert ist, und bei so viel Blättern einer gehörigen Kraft ausgesetzt ist, ist technisch ganz schön schwierig umzusetzen, zumindest in der Anschaffung nicht gerade billig, weil er sehr stabil sein muss.

    Fazit: Der Artikel unterscheidet nicht zwischen Groß- und Kleinwindkraft, zwischen Schnell- und Langsamläufern, die wichtigsten (in dem Bereich absolut Ausschlaggebenden) Angaben zu Preis, Nennleistung, Eigenverbrauch fehlen.

    (…)

  • Eine 20kW-Windkraftanlage ist eine Kleinwindkraftanlage, was auch die 20m Nabenhöhe aussagt. In diesem Leistungsbereich haben Windräder keine Probleme mit Lärm, vor allem weil es hier vollkommen geräuschlose Vertikalrotoren gibt, die bei gleicher Nennleistung und Windgeschwindigkeit ähnliche Werte erzielen, wie die 30% die genannt wurden zu Stande kommen sehe ich als fehlende Aussage. Die Nachführung, die nicht nur aufwändig zu konzipieren ist, sondern auch Energie kostet, ist bei vertikalen Windrädern nicht nötig.

    Ein so kleiner Rotor der als Schnellläufer konzipiert ist, und bei so viel Blättern einer gehörigen Kraft ausgesetzt ist, ist technisch ganz schön schwierig umzusetzen, zumindest in der Anschaffung nicht gerade billig, weil er sehr stabil sein muss.

    Fazit: Der Artikel unterscheidet nicht zwischen Groß- und Kleinwindkraft, zwischen Schnell- und Langsamläufern, die wichtigsten (in dem Bereich absolut Ausschlaggebenden) Angaben zu Preis, Nennleistung, Eigenverbrauch fehlen.

    (…)

  • Guten Tag Herr Schaffer,

    ich möchte nur ungern in die Rolle des Spielverderbers schlüpfen. Dennoch, die Physik des Massenstromes besagt, dass die Leistung des anströmenden Windes durch folgende Formel beschrieben wird:

    P = 1/2 * rho * A * v³

    P: Leistung der Windströmung
    rho: Dichte der Luft; 1,225 kg/m³
    A: Rotorfläche;
    aus 6,5 m Durchmesser ergeben
    sich ca 33 m²
    v: Windgeschwindigkeit; hier 2,5 m/s

    Bei einer Windgeschwindigkeit von 2,5 m/s wird der Windrotor also mit ca. 316 W (nicht: kW) angeströmt. Wohlgemerkt, dies ist der Antrieb und wir können nicht davon ausgehen, dass der Leistungskoeffizient der vorgestellten Anlage 100% beträgt oder gar überschreitet. Typische Werte des Leistungskoeffizienten liegen bei 30…40%, das theoretische Maximum gibt das Betzsche Gesetz mit 59% vor. Eine reale Anlage mit den vorgenannten Abmessungen wird bei 2,5 m/s vielleicht 100 Watt elektrische Leistung am Generator liefern.

    Nun schauen wir die Energiemenge von jährlich 32.000 kWh an. Eine Anlage, die mit einer Leistung von 100 Watt Strom liefert, müsste dafür 320.000 h betrieben werden. Ein Jahr verfügt aber nur über 8.760 Stunden. – Eine ernst zunehmende Diskrepanz.

    Selbst wenn auf Grund der Abhängigkeit der Leistung von der 3. Potenz der Windgeschwindig höhere Windgeschwindigkeiten einen höheren Beitrag liefern (Stichwort: Weibull-Verteilung) und die jährlich eingespeiste Energiemenge ca. doppelt so hoch ausfällt, wie die Berechnung mit der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit vermuten lässt, so bleibt immer noch die Frage offen, wie aus den innerhalb eines Jahres generierten 1.750 kWh die eingangs erwähnten 32.000 kWh werden.

    Setzen wir zur Probe in die obige Gleichung einmal eine Windgeschwindigkeit von 9 m/s ein, dann passen die Größenordnungen schon deutlich besser zusammen.
    – die Leistung des anströmenden Windes liegt im Jahresmittel bei 15 kW
    – die elektrische Anlagenleistung beträgt ca. 4,5 kW
    – der jährliche Ertrag könnte real bei 80.000 kWh liegen

    – im Bereich 6,5…7,0 m/s durchschnittlicher Windgeschwindigkeit wären die erwähnten 32.000 kWh erzielbar; aber auch diese Windgeschwindigkeiten werden sich in Bodennähe nur an den wenigsten Orten als Jahresmittelwert einstellen

    Ein Blick in das Datenblatt der Anlage (http://resau.com.au/attachments/ewt_tech_spec_5_digital.pdf, rechte Kurve) bestätigt denn letztlich auch genau diese Überschlagsrechnung: Jährliche Erträge von ca. 32.000 kWh/a bei 6,5 m/s Windgeschwindigkeit im Jahresmittel.

    Als qualitative Aussage bleibt festzuhalten, dass die Abhängigkeit der Leistung – und damit auch des Ertrags – von der dritten Potenz der Windgeschweindigkeit den Effekt größerer Windgeschwindigkeiten deutlich betont: Steigt die Windgeschwindigkeit um den Faktor 3, so wird eine 27-fach höhere Leistung erzielt. Dies kann für Windgeschwindigkeiten bis 13,5 m/s in der linken Kurve des o.g. Datenblatts nachvollzogen werden.

  • Guten Tag Herr Schaffer,

    ich möchte nur ungern in die Rolle des Spielverderbers schlüpfen. Dennoch, die Physik des Massenstromes besagt, dass die Leistung des anströmenden Windes durch folgende Formel beschrieben wird:

    P = 1/2 * rho * A * v³

    P: Leistung der Windströmung
    rho: Dichte der Luft; 1,225 kg/m³
    A: Rotorfläche;
    aus 6,5 m Durchmesser ergeben
    sich ca 33 m²
    v: Windgeschwindigkeit; hier 2,5 m/s

    Bei einer Windgeschwindigkeit von 2,5 m/s wird der Windrotor also mit ca. 316 W (nicht: kW) angeströmt. Wohlgemerkt, dies ist der Antrieb und wir können nicht davon ausgehen, dass der Leistungskoeffizient der vorgestellten Anlage 100% beträgt oder gar überschreitet. Typische Werte des Leistungskoeffizienten liegen bei 30…40%, das theoretische Maximum gibt das Betzsche Gesetz mit 59% vor. Eine reale Anlage mit den vorgenannten Abmessungen wird bei 2,5 m/s vielleicht 100 Watt elektrische Leistung am Generator liefern.

    Nun schauen wir die Energiemenge von jährlich 32.000 kWh an. Eine Anlage, die mit einer Leistung von 100 Watt Strom liefert, müsste dafür 320.000 h betrieben werden. Ein Jahr verfügt aber nur über 8.760 Stunden. – Eine ernst zunehmende Diskrepanz.

    Selbst wenn auf Grund der Abhängigkeit der Leistung von der 3. Potenz der Windgeschwindig höhere Windgeschwindigkeiten einen höheren Beitrag liefern (Stichwort: Weibull-Verteilung) und die jährlich eingespeiste Energiemenge ca. doppelt so hoch ausfällt, wie die Berechnung mit der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit vermuten lässt, so bleibt immer noch die Frage offen, wie aus den innerhalb eines Jahres generierten 1.750 kWh die eingangs erwähnten 32.000 kWh werden.

    Setzen wir zur Probe in die obige Gleichung einmal eine Windgeschwindigkeit von 9 m/s ein, dann passen die Größenordnungen schon deutlich besser zusammen.
    – die Leistung des anströmenden Windes liegt im Jahresmittel bei 15 kW
    – die elektrische Anlagenleistung beträgt ca. 4,5 kW
    – der jährliche Ertrag könnte real bei 80.000 kWh liegen

    – im Bereich 6,5…7,0 m/s durchschnittlicher Windgeschwindigkeit wären die erwähnten 32.000 kWh erzielbar; aber auch diese Windgeschwindigkeiten werden sich in Bodennähe nur an den wenigsten Orten als Jahresmittelwert einstellen

    Ein Blick in das Datenblatt der Anlage (http://resau.com.au/attachments/ewt_tech_spec_5_digital.pdf, rechte Kurve) bestätigt denn letztlich auch genau diese Überschlagsrechnung: Jährliche Erträge von ca. 32.000 kWh/a bei 6,5 m/s Windgeschwindigkeit im Jahresmittel.

    Als qualitative Aussage bleibt festzuhalten, dass die Abhängigkeit der Leistung – und damit auch des Ertrags – von der dritten Potenz der Windgeschweindigkeit den Effekt größerer Windgeschwindigkeiten deutlich betont: Steigt die Windgeschwindigkeit um den Faktor 3, so wird eine 27-fach höhere Leistung erzielt. Dies kann für Windgeschwindigkeiten bis 13,5 m/s in der linken Kurve des o.g. Datenblatts nachvollzogen werden.