Windturbine
Typen
Es gibt zwei Haupttypen von Windturbinen, die bei der Umsetzung von Windenergiesystemen verwendet werden: Windturbinen mit horizontaler Achse (HAWTs) und Windturbinen mit vertikaler Achse (VAWTs). HAWTs sind der am häufigsten verwendete Typ, und jede Turbine verfügt über zwei oder drei Flügel oder eine Scheibe mit vielen Flügeln (Multiblatt-Typ), die an jeder Turbine angebracht sind. VAWTs sind in der Lage, Wind aus allen Richtungen zu nutzen, und werden in der Regel mit Flügeln gebaut, die sich um eine vertikale Stange drehen.
HAWTs werden entweder als High-Solidity- oder Low-Solidity-Anlagen charakterisiert, wobei sich die Solidität auf den Prozentsatz der überstrichenen Fläche bezieht, der festes Material enthält. Zu den HAWTs mit hoher Festigkeit gehören die mehrblättrigen Typen, bei denen die gesamte von den Blättern überstrichene Fläche mit festem Material bedeckt ist, um die Gesamtmenge des mit den Blättern in Kontakt kommenden Windes zu maximieren. Ein Beispiel für eine HAWT mit hoher Festigkeit ist die mehrblättrige Turbine, die zum Pumpen von Wasser in landwirtschaftlichen Betrieben verwendet wird und häufig in den Landschaften des amerikanischen Westens zu sehen ist. HAWTs mit geringer Festigkeit haben meist zwei oder drei lange Schaufeln und ähneln in ihrem Aussehen Flugzeugpropellern. HAWTs mit niedrigem Feststoffanteil haben einen geringen Anteil an Material innerhalb der überstrichenen Fläche, was durch eine schnellere Rotationsgeschwindigkeit zum Auffüllen der überstrichenen Fläche kompensiert wird. HAWTs mit geringem Festkörperanteil sind die am häufigsten verwendeten kommerziellen Windturbinen und werden auch am häufigsten in den Medien vorgestellt. Diese HAWTs bieten den höchsten Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung und gehören daher zu den kosteneffizientesten Konstruktionen.
Zu den weniger genutzten, meist experimentellen VAWTs gehören Konstruktionen, die sich in Form und Art der Nutzung der Windenergie unterscheiden. Die Darrieus-VAWT, bei der gekrümmte Flügel in einem gebogenen Bogen verwendet werden, wurde zu Beginn des 21. Jahrhunderts die am häufigsten verwendete VAWT. Bei VAWTs des Typs H sind zwei gerade Flügel auf beiden Seiten eines Turms in H-Form angebracht, während bei VAWTs des Typs V gerade Flügel in einem Winkel an einer Welle angebracht sind und eine V-Form bilden. Die meisten VAWTs sind wirtschaftlich nicht wettbewerbsfähig mit HAWTs, aber es besteht ein anhaltendes Interesse an der Erforschung und Entwicklung von VAWTs, insbesondere für den Bau integrierter Windenergiesysteme.