Wie kann man den Wirkungsgrad eines VAWT berrechnen?

Am einfachsten in dem man die Leistung des Windrades
durch die Leistung des Windes teilt.

Man berechnet die Windenergie bei einer Windgeschwindigkeit, die gerade am
Rotor anliegt. Als Beispiel hier 5,5 m/s. Und dabei misst man die von dem
Generator abgegeben Spannung bei dem anliegendem Widerstand des Verbrauchers

Zuerst muss die Windenergie berechnet werden.

PWind:   Leistung des Windes (Einheit: W)

ρLuft:     Luftdichte (Einheit: kg/m3)

ARotor:   Rotorfläche (Einheit: m2), die Rotorfläche ergibt sich aus dem Radius R der Rotorblätter (ARotor= π·R2)

vWind:    Windgeschwindigkeit (in m/s)

 

Luftdichte = 1.124 kg/m³

Windgeschwindigkeit: v= 20km/h = 5,55 m/s
Höhe des Windrades: 1,24 m,
Durchmesser: 0,68 m


Durchströmte Fläche A : 1,24 m * 0,68 m = 0,84m²

PWind = 0,5 * 1,124 * 0,84 * 5,55³

PWind = 80,7 Watt

 

Nun kommen wir zur Leistung des Windrades

Hier gilt P (Leistung) = U*I und I = U/R

U = Volt
I = Strom
R = Widerstand

Wir messen am Generator bei einem Widerstand von 42 Ohm genau 24 Volt
PWindrad = U*I = U*U/R = =24V * 24V / 42 Ohm

PWindrad = 13,71 Watt

Somit haben wir  PWindrad / PWind = 13,71 Watt / 80,7 Watt = 0,16 * 100 = 16  Prozent

Der maximale theoretisch zu erreichende Wirkungsgrad eines Savoniusrotors liegt bei 23 %

Das heisst, das der Rotor bei einer Windgeschwindigkeit von 5,5 m/s eine
Leistung von 13 Watt abgibt und somit eine 10 Watt Lampe zu Leuchten bringt.
Und das bei einem Wirkungsgrad von knapp 16%.

 

 

 

 

 

 

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