In diesem Sinne sorgt die Sonne für regenerative, erneuerbare Energieträger, wie z.B. den Wind.
Unsere Generation hat mehr an nicht regenerativen fossilen Energieträgern verbraucht als alle Generationen vorher zusammen und damit eine großes Abfallproblem geschaffen. Dass die Vorräte begrenzt sind,ist seit Langem Allgemeingut. Inzwischen merken wir, dass Militär zur Sicherung und Ausbeutung der letzten fossilen Energieträger eingesetzt werden.
Wenn ärmere Länder inzwischen auch einen größeren Energiebedarf haben, dann sollten sie erneuerbare Energien nutzen.

spezielle Aspekte:
Der Aufbau von elektrischen Netzen in großen dünn besiedelten Gebieten ist für arme Länder oft zu teuer.
Einem sehr armen Land wie Kuba fehlt es z.B. an elektrischem Strom für ihre Schulen. Solar- und Windenergie können mit Generatoren in elektrische Energie umgewandelt werden. Sie kann anschließend in Akkumulatoren bis zum Gebrauch gespeichert oder sofern ein Netz vorhanden ist, dort eingespeist werden.

Wind - und Solargeneratoren ergänzen sich sogar hervorragend, da derselbe Speicher bei unterschiedlicher Wetterlage genutzt werden kann. Da EUROSOLAR an eine kubanische Schule eine Solaranlage geliefert hat, hat sich unser gemeinnütziger Verein "Natürliche Überlebenstechnik Münsterland"(NÜTEC e.V.)entschlossen, Windkraftanlagen bereitzustellen.
Wir haben sie dorthin verschifft und über Herrn R. Pietsch von EUROSLOAR sichergestellt, dass sie an die Schulen geschafft wurden.
Die Anlage kann im Wesentlichen von Lehrern und Schülern aufgebaut und betreut werden. Schüler lernen so in jungen Jahren den Umgang mit einer sicheren und dauerhaften Energiequelle.

Windanlagen:
Kuba hat auf Grund seiner Insellage im ganzen Land ein beständiges und hohes Angebot an Windenergie.
Theoretisch können dem Wind ca. 60% an Energie entnommen werden. In der technischen Umsetzung hat man sich diesem Wert inzwischen auf 40% genähert.
In der Praxis werden Gesamtwirkungsgrade von 25 - 30% der Windenergie erreicht. Verglichen mit anderen Maschinen ist das ein relativ hoher Nutzungsgrad, der sich natürlich durch weitere Verbesserungen oder Abänderungen dem idealen weiter annähern muß.

Wind wird schon seit 3500 Jahren benutzt fürs Segeln und seit 700 Jahren fürs Getreidemahlen in Windmühlen.
Im 19. Jh. standen an der deutschen Nordseeküste über 20.000 Windmühlen mit einem erheblich niedrigeren Wirkungsgrad. Durch Einführung des Elektromotors für den Mahlbetrieb verschwanden sie nach und nach.
Im Zeitalters des ungeheuren Rohstoffverbrauchs wurde dieser Windmotor durch effektivere Flügel in diversen Anordnungen und Ausführungen ersetzt.
Nun, zum Ende dieses Zeitalters erlebt die Windenergiebranche einen enormen Aufschwung.
Allein 1998 gab es eine Steigerung der installierten Leistung von etwa 40% und 700 neu geschaffene Arbeitsplätze,2000 eine Zubaurate von 10%. Als ökonomische Prüfzahl für Investitionen gilt die mittlere Windgeschwindigkeit von 4 - 5 m/s.
Das entspricht einer Geschwindigkeit von 14,4 - 18 km/h.

Generator:
Der theoretische Wirkungsgrad von elektrischen Generatoren in den Anlagen liegt zwischen 0,7 und 0,95. Dies richtet sich auch wieder nach der Größe Je kleiner die Anlage, desto schlechter der Wirkungsgrad und umgekehrt. Das liegt daran, daß die techn.Bedingungen (Reibung,Wärmeverluste usw.) etwa gleich groß bleiben und deshalb bei geringen Ausbeuten mehr ins Gewicht fallen. Beispiel: 220V-Generator: 500W -> 0,7 // Drehstromgenerator 1KW -> 0,8 // 1MW -> 0,95!

Anlage:
Die pro KW installierter Leistung anfallenden Kosten zum Vergleich in 1986 Vergleichskraftwerk: Rotor 20m / Generator 120 KW Kaufpreis 230-300000,-DM.
Leistungspreis Windkraftwerk -> 2500,-DM
Steinkohlekraftwerk -> 2000,- " ( für 350 - 750 MW )
Kernkraftwerk -> 3500,-

Stromversorgung in Deutschland:
Durch die Inkraftsetzung des Gesetzes über den Vorrang erneuerbarer Energien am 1. April 2000 wächst die Zahl der privaten Windanlagenbetrei- ber. Viele Bauern werden auch zu Erzeugern von regenerativer Energie.

Verschiedene Windturbinen:
Hier geben wir einen Überblick über die zahlreichen Arten von Windturbinen. Der Hauptunterschied betrifft die Lage der Achse: vertikal oder horzontal. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist der Antrieb des Läufers: durch Widerstand oder den Auftrieb nutzend. Im Gegensatz zu Auftriebsläufern bremsen Widerstandsläufer den Wind stark ab.
Windmaschinenrotoren gibt es als Schnell- und als Langsamläufer. Nach der Rotorform läßt sich der Ein- und Mehrfachflügler,der Darieus-, Giromill-, Savonius-, Flettner-, Segel- und Turbinentyp erkennen. Viele der Maschinen sind jeweils für spezifische Anwendungen optimiert und deshalb auch an verschiedenen Einsatzorten zu finden.

Besonders seit der Energiekrise ( Erdölschock ) 1973 wurden in den USA durch intensive Forschungen moderne Windkraftanlagen auf der Grundlage der historischen Anlagen entwickelt.

Fast alle modernen Ausführungen sind in ihren Flügelformen so konstruiert worden, daß sie als Auftriebsflügler funktionieren. Die Nutzung der Auftriebskraft an den Flügeln wie bei moderner- nen Flugzeugen im Gegensatz zum alten Druckprinzip hat den sehr hohen Nutzungsgrad moderner Maschinen zur Folge.

Die Umwandlung in mechanische Energie des Windrades erfolgt durch die Abbremsung der Luftmassen. Die Geschwindigkeit v1 vor dem Windrad wird auf die Geschwindigkeit v3 dahinter abgebremst. Die entzogene Energie ist die Differenz der Energien des Windes vor bzw. hinter dem Windrad:
E_ent = 1/2 . m . (v ₁ ² - v₃ ²)
daraus folgt die entnommene Leistung:
P_ent = 1/2 . rho A . v. ² . (v ₁ ² - v₃ ²)
Setzt man die entnommene Leistung ins Verhältnis mit der im Wind enthaltenen Leistung, so ergibt sich ein Leistungsbeiwert c_P, dieser wird auch aerodynamischer Wirkungsgrad genannt:
c_P = P_ent/ P_wind mit
P_wind = 1/2 . rho A . v₁ ³
Über die Annahme, dass die Windgeschwindigkeit in der Radebene
v₂ = (v₁ + v₃)/2 ist, ergibt sich:
c_P = 1/2 . (1+v₃/v₁) . (1-(v₃/v₁) ²)
Um eine optimale Nutzung der Energie zu erreichen, muß also die Geschwindigkeit v₃ hinter dem Rotor auf 1/3 der Geschwindigkeit vor dem Rotor v _l abgebremst werden. Dann beträgt c _P,Betz = 0,59. Diese Erkenntnis gewannen Betz und Glauert 1924 (aus: ILSE von der TH Berlin und (1))

Da die Leistung der Windturbine proportional zur dritten Potenz der Geschwindigkeit des anströmenden Windes ist, hat man Vorrichtungen ersonnen, um die natürliche Windgeschwindigkeit zu erhöhen. Bei der Mantelturbine wird der Wind in engen Kanälen beschleunigt.
Nachteil sind die Seitenwindempfindlichkeit und die erhöhten Herstellungskosten.
Widerstandsläufer wie der Savoniusrotor können kostengünstig gefertigt werden. Sie werden dort eingesetzt, wo ein hohes Drehmoment und wenig Leistung gefragt ist.

Daher hat sich heute die freilaufende Turbine zur Ausnutzung des natürlichen Windes durchgesetzt.

Aufwindkraftwerke erzeugen ihren Wind durch erzeugte Temperaturänderungen selbst.
Aufwindkraftwerk: 1981 (Bau) bis Demontage ~ 1988) in La Mancha - Spanien
(erdacht schon ~1931)
((2),S.92)
Funktionsweise: Unter einem großen Dach erhitzte Luft wird durch einen hohen Kamin zentral abgeführt, in dem ein Generator sitzt.
Zweck: Erzeugung elektrischer Energie
Kaminbauweise 200m Höhe
Kamindurchmesser ~10m
Baldachin-Flächen Durchmesser 250 m in Art Gewächshaus
Generator 50 - 100KW elektrisch reale Betriebsdaten -> 50 KW verstellbare Flügel
Turbinenanlaufgeschwindigkeit 4m/s Wind
Mittags: bis 12m/s Windgeschwindigkeit im Kamin mit Generator
ohne Generator bis 20 m/s
Kosten/Nutzen: angeblich das bisher billigste Solarkraftwerk (2500 DM/KW)
Geringste Störanfälligkeit.
Projektierte Anlagengröße bis 100 MW möglich
Betrieb erfolgreich abgeschlossen vom BMFT / 1988 Demontage.

Zwei neue Windturbinenarten sind auch als Abbildungen im Anhang vorhanden: Der Ungarn-Konverter und der Pöschel-Generator
Der Vertikalachs-Widerstandsläufer der beiden ungarischen Jung- forscher Akos Honti und Szilard Pataki ist völlig anders konstruiert genauso wie der "Pöschel-Generator", die deshalb beide eine genauere Betrachtung verdienen.
Das Windrad der Jungforscher ist zunächst nur ein Modell-Prototyp! In einer vertikal rotierenden Achse sind in einem festen Abstand von oben nach unten Bohrungen eingebracht,in denen horizontal klei- nere Achsstäbe -drehbar gelagert- eingeschoben sind.Jede Achse ist zur nächst tieferen Achse um 90 Grad versetzt drehbar eingebaut. An jeder Spitze der Horizontalachsen ist eine Platte (Flügel) fest montiert. Diese "Flügelhaltearme" sind nicht im Schwerpunkt der Flächen befes- tigt, sondern darüber bzw. darunter, damit bei anströmendem Wind 2 Flügel sich so zueinander stellen, dass sich ihre Enden berühren und etwa einen 90 Grad Winkel bilden. Damit bieten sie dem Wind Wider- stand und sorgen so für die Drehung. Die jeweils gegenüberliegenden Flügel liegen in dieser Stellung horizontal und schlüpfen durch den Wind mit geringstem Widerstand. (Funktionsskizze) Ein geschätzter Wirkungsgrad von 30% liegt sehr hoch, da bei den bisherigen Widerstandläufern der theore- tische Wirkungsgrad bei 20% liegt. (Deutsches Windenergie Institut) Bei Propellermaschinen ( Auftriebsmaschinen ) können es theoretisch fast 60% sein.

Der Pöschel-Generator
Der Pöschel-Generator gehört zu den Auftriebsmaschinen und ist als Horizontalachsrotor konstruiert. Er besitzt keinen Propeller mehr! Sein Windläufer besteht aus zwei spiralig gebogenen Flügelbändern, deren Enden an der Rotorachse zusammenlaufen. (Bild hier) Nach Prospektangaben kann dieser Rotor bis zu 52% von maximal 59% der Windstrahlenergie ausnutzen. ( Ein fast idealer Läufer ) Sein Elektrogenerator ist ebenfalls eine Neuentwicklung mit einem Wirkungsgrad bis zu 86%. Die äußeren Maße sind für eine max. 3,5 KW Anlage ungewöhnlich klein.
Durchmesser: 1 m
Flügellänge: 1,10 m
Baulänge mit Generator: 1,39 m Gewicht: 25 kg
Gesamthöhe: 1,28 m
3,5 KW Generator 14cm * 14cm * 8cm bei 29 Km/h => 1KW
Selbstanlauf ab 1.2 m/s = 3,9 Km/h
Windgeschwindigkeit entspricht Fußgängergeschwindigkeit.

Diese WKA benötigen keine riesigen Ständer oder Mindest-Montagehöhen Sie sind sogar an Hauswänden oder auf Gartenhäuser- bzw. Normalhaus- dächern gut zu installieren.(siehe auch NET-Journal 12/98, S. 11)

Der Flettner-Rotor
Der Flettnerrotor ist ein Vertikalachsenrotor, der den Magnuseffekt aus- nutzt.Wird ein sich drehender Zylinder vom Wind angeströmt, entsteht ein Auftrieb senkrecht zur Anströmrichtung wie beim Tragflügel. Flettner rüstete Schiffe damit aus und benutzte den Rotor,der von einem Dieselmotor in Drehung versetzt wurde als Segelersatz. Von ihm stammt auch der Vorschlag, diese Zylinder anstelle der Rotorblätter einer Horizontalachsen- WKA zu montieren.

Forderung: Jeder Tanker oder Frachter mit gefährlichen Gütern sollte mit einer zusätzlichen Segelanlage (Flettner o. ä.) bestückt sein.
Die Unglücke der letzten 10 Jahre haben gezeigt, dass viele Schiffe vor Küsten manövrierunfähig werden. Der Wind trieb sie oft an Land,wo sie bars- ten und ihre giftige Fracht zum Schaden der Umwelt frei wurde. Jedes dieser Schiffe hätte auf Grund des aufkomenden Windes und einem Minimum an Lenk- barkeit von Untiefen ferngehalten werden können.

konkretes Projekt bei Blohm und Voss, Hamburg:
4500-Tonnen-Chemikalientanker gefördert vom BMFT
schrifl. Auskunft von C. Wagner:"Die Reeder sind sehr konservativ und würden einen Windzusatzantrieb nur installieren, wenn sich die Installationskosten inerhalb von 2-3 Jahren durch Brennstoffeinsparungen amortisieren würden"
Entwicklungen in der Schiffstechnik BMFT 1985 - Weiterentwicklung des Flettner- rotors zum modernen Windzusatzantrieb,
Vortrag von C. Wagner, Blohm und Voss
Übersicht über Systeme: Tragflächensegel, Starrsegel der Japaner, Prinzip des "turbo sail" von Cousteau usw.
Brennstoffeinsparung 12-28%
43 Seiten Berechnung zur Auslegung der Rotorenanlage (nur für priv. Gebrauch)

65-kW-Flettner-Rotoreinheit für Handelsschiffe wurde 1985 in England (Southhampton) angeboten: 11m hoch, Durchm. 1,56m 450 rpm, elektr. Antrieb 7,5 kW

Dieselmotorantrieb mit Pflanzenöl wäre ideal, da in aller Welt genügend Ölpflanzen zur Verfügung stehen; z. B. Palmöl in Malaysia, Purgiernußöl in Wüstengebieten

In Californien wurde in den 80er Jahren ein 100 kW-Windgenerator mit 3 Flettner-Rotoren in Betrieb genommen (Abb. Marine Propulsion 7/8 1983) Auskunft Wagner: Inzwischen wegen technischer Schwierigkeiten wieder abgebaut.

Der französische Tiefseeforscher Cousteau hat seine Forschungsschiffe mit einem umweltfreundlichen neuen Windantrieb versehen.(6)

Schiffe: - Calypso II mit Turbovoiles
- Moulin a Vent I
- Alcyone
- Großschiff mit Turbovoile -> 15- 35 % Ersparnis (Tabelle S.28)

Vergleich Flettner-Rotor/ Turbovoile (engl. Bezeichnung "turbo sail")

Prinzip des "Turbo Sail":
elliptisches Profil mit einer lenkbaren Schwanzflosse
von der schnell anströmenden Luft wird die Grenzschicht im hinteren Bereich nach innen abgesaugt. Die Auftriebswerte liegen zwischen denen des Flettner-Rotors und dem japanischen Starrsegel.

engl. Artikel in windtech

Effektivitätsberechnung des Jap. Starr-Seglers "Shin Aitoku Maru"
(Schiff&Hafen 7/85)

Der Mazenauer-Rotor, ein künstlicher Tornado
Tornado ist ein Wirbel.Angetrieben von dem stark erniedrigten Luftdruck im Inneren strömt Luft von allen Seiten in die Basis des Wirbels durch eine flache nur einige Dutzend Meter dicke Luftschickt nahe dem Erdboden. In der Basis des Wirbels fängt die Luft abrupt an, sich spiralförmig aufwärts durch den Schlauch zu bewegen und vermischt sich schließlich im verborgenen oberen Ende des Tornados mit der Luftströmung in der Mutterwolke.
Die Fortbewegung der Tornados/Zyklone wird durch den Magnus-Effekt wie beim Flettner-Rotor erzeugt.
Tornados können Energien erzeugen die etwa 400 Wasserstoffbomben entsprechen
(aus Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik - Stichwort Tornado)

Mazenauer (+ 1989) hat einen speziellen Rotor entwickelt, mit dem sich eine Art künstlicher Tornado erzeugen läßt. Wie praktische Versuche Ende der 70er Jahre zeigten, ist ein solcher Rotor in der Lage, aus der atmosphärische Umgebung Wärme zu entnehmen und in Rotationsenergie umzu- setzen. Durch Kopplung mit einem Generator kann elektrische Energie gewonnen werden. Funktionsweise: Rotor besteht aus innerem und äußeren Doppelkegel, die aus Metall gefertigt sind und auf einer gemeinsamen Achse rotieren.
(Bild hier)
Im Zwischenraum, der sich gegen die Mitte hin verjüngt, sind Luftkanäle, die schraubenförmig gestaltet sind und Luft in den kleineren Kegel einsaugen und aus dem großen wieder ausstoßen. Bei senkrechter Anordnug mit kleinerem Kegel nach unten wird so ein Tornado der Natur simuliert. Der Rotor muß zunächst von außen angetrieben werden. Über die schraubenförmigen Einlaßkanäle wird unten Luft eingesaugt und nach oben spiralig ausgestoßen. In der Mitte des Rotors ergibt sich ein Sog, wodurch verstärkt Luft eingesaugt wird. Die Luftdruckabsenkung bewirkt eine Abkühlung. Die abgekühlte Luft sinkt im Außenraum spiralig nach unten und wird erneut angesaugt.
Der Rotor treibt sich selbst an und muß bei ca. 12000 U/s auf stabile Drehzahl geregelt werden.
Der Rotor ist in senkrechter und waagrechter geräuschloser Anordnung gelaufen. Es zeigte sich ein Leuchten in der Nähe und es roch nach Ozon. Möglicherweise ist der Rotor abgehoben.
Drehzahl ging zunächst zurück, nahm dann plötzlich wieder zu -> Pulsationen in oktavenähnlichen Stufen. Strom fiel aus. Im dunklen Raum war Elmslicht am Rotor zu sehen (Ionisation). Keine Aussage über Abkühlung vorhanden
Bei Drehzahl von 12000 U/sec haben sich Lötstellen der Innenspiralen gelöst. Rotor wurde unbrauchbar.(8)(9)

Tropische Wirbelstürme (Zyklone) sind nicht so heftig wie Tornados, dafür aber die weitaus gefährlichsten Stürme der Erde. Wenn im Spätsommer Luft- und Wassertemperatur ähnlich sind, aber mindestens 25 Grad, ist der bei der Verdunstung entstandene Wasserdampf die Energiequelle des trop.Wirbel- sturms. Häufig entwickeln sich Gewitter. Sie sind harmlos, wenn es nicht zu einer Verwirbelung kommt. Die Rotation (s. Schauberger) ist entschei- dend. Von zwei unterschiedlichen Windströmungen, die nebeneinander her- ziehen, kann die schnellere die langsame in Drehung versetzen.
In der Mitte entsteht ein Tiefdruckgebiet. Wenn warme feuchte Luft (vom Meer) nachfließen kann, nimmt die Geschwindigkeit zu und es entsteht ein Hurrikan.Der Luftdruck in der Mitte sinkt, der Wirbelsturm zieht sich zusammen. Das Auge des Wirbelsturms kühlt ab.
Auslöser der meisten atlant. Hurrikane und asiat. Taifune ist ein mäan- drierendes Ostwindband

Das sich erwärmende, offene System "turbulenter Ringwirbel" tauscht permanent Stoff und Energie mit seiner Umgebung aus und erhält sich durch diesen Stoff-/Energiewechsel in seiner sich fortbewegenden rhythmisch- schwingenden Existenz. Ernährung und Absonderung, Bewegung, Reproduktion, Wachstum (der Wirbelwelle) sind Tätigkeiten, die man auch bei Lebewesen beobachtet.(vgl. Schauberger)

Viktor Schaubergers Implosionsmaschine
Die stärkste Maschine, die die mäandrierende spiralige Bewegungsart von Luft und Wasser in der Natur nachahmt und dabei durch Abkühlung des Mediums einen rhythmischen Wechsel von Sog und Druck erzeugt, ist die Implosionsmaschine des Naturforschers V.Schauberger. Das Medium wird in einem geschlossenen Behälter in besonders geformten Rohren zentrifugiert, tritt aus speziellen Düsen und kann durch diese besondere Bewegungsart in der Maschine zum oberen Pukt zurückkehren. Die ersten Versuche zu dieser Maschine in Augsburg waren so gewaltig, dass das Medium die Maschine mit anhob.

"Der Thermodynamiker Wilhelm Bauer konnte zeigen, dass sich immer dann, wenn sich unter geeigneten Bedingungen Wirbel spontan beschleunigen und stabilisieren, eine Vernichtung von Entropie auftritt. Das heißt umgekehrt, dass Energie in ein solches System aus der Umgebung einfließen kann. Entgegen der sonstigen Erfahrung wird bei der Verdichtung von Wirbeln nicht Wärme,sondern Kälte erzeugt. Die frei werdende Wärme verwandelt sich in kinetische Energie. Genauer gesagt werden ungeordnete Wärmebewegungen in geordnete Strömungsbewegungen verwandelt, Es wird somit die Gesamtentropie des Systems vermindert, weshalb der 2. Hauptsatz der Wärmelehre nicht mehr gültig ist."(8)

Er lautet in strenger Formulierung:
Es gibt keine periodisch arbeitende Maschine,
die nichts anderes bewirkt als Erzeugung mechanischer Arbeit
und Abkühlung eines Wärmebehälters.

Eine solche Maschine wird als Perp. Mobile 2. Art bezeichnet. Dieser 2. Hauptsatz ist ebenso wie der 1. ein Erfahrungssatz.

Atmos-Uhr, ein PM?
Die Atmos-Uhr der Schweizer Manufaktur Jaeger-Le-Coultre nimmt ihre Antriebsenergie aus den sich täglich ändernden Luftdruck- und Lufttemperaturschwankungen der Umgebung?
Diese bewirkt eine Bewegung des Balges,der wiederum eine Feder spannt. Es wird also der Luft durch Abkühlung Antriebsenergie entzogen, die die Uhr in mechnische Bewegung umsetzt.

Atmos, ein perpetuum mobile 2. Art?

Literatur:
(1)Jens-Peter Molly, Windenergie in Theorie und Praxis, Karlsruhe 1978
(2)Meister, Elektrotechnische Grundlagen, Vogel Verlag
(3) Bild der Wissenschaft, Sonderheft Energie aus Sonne und Wind, Stuttgart 1982
(4)Siegfried Heier, Windenergie im Infopaket 1995
(5)Hans- Werner Brink, Windmühlen im Selbstbau,1988
(6)Claus D. Wagner, Die Segelmaschine, Hamburg 1991
(7)Claus D. Wagner, Weiterentwicklung des Flettner-Rotors zum modernen Windzusatzantrieb, BMFT Bonn 1985
(8)Adolf Schneider, Mazenauer-Rotor-Tornadomaschine
NET-Journal 12/1996 S. 18 ff,Jupiter-Verlag, CH Egerkingen
(9)Inge Schneider,Optimiertes Heimkraftwerk nach Schauberger
Net-Journmal 7/8 1998 S. 20ff,Jupiter-Verlag, CH Egerkingen
(10)O.Alexandersson, Lebendes Wasser, A-Steyr 1994 (2.Auflage)
(11)Cousteau-Pecheney, Systeme de Propulsion Eolienne
Foundation Cousteau, Paris 1985

< < zurück