Arten von Windrädern

Dies sind die gängigsten Windturbinen. Der gesamte Antriebsstrang und die Steuerung, sowie der Rotor befinden sich in der Gondel bzw. befestigt an der Gondel auf dem Turm. Der Wind versetzt den Rotor in Bewegung und damit die Welle, an deren Ende sich ein Getriebe befindet, das den Generator antreibt.

Sie werden nach Leerläufern und Luvläufern unterschieden. Der Rotor eines Leerläufers dreht sich in Richtung der Windrichtung hinter dem Turm, ein Luvläufer dreht den Rotor in der Windrichtung vor dem Turm. Alle heutigen Windkraftanlagen sind Luvläufer, da die Nachteile der Leerläufer überwiegen. Ihr größter Vorteil war lediglich, dass der Wind die Windkraftanlage automatisch in Windrichtung ausgerichtet hat.

Leerläufer arbeiteten also mit passiver Windrichtungsnachführung, wodurch eine aktive Windnachführung mit Turmkranz nicht notwendig war, was Kosten spart. Dreht sich ein Leerläufer jedoch mehrmals in dieselbe Richtung, verdrillen die Kabel und können abreißen. Denn ein Leerläufer kann nicht aktiv in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um die Kabel zu entdrillen. Bei Luvläufern ist dies mithilfe des Turmdrehkranzes und des YAW-Antriebs möglich. Getriebeendschalter schützen zusätzlich aktiv vor dem Verdrillen der Kabel. Ein weiterer Nachteil von Leerläufern war der sog. Turmschatten. Dieser reduziert den Wirkungsgrad und erhöht die Lärmemission.

Bei dieser Art von Turbinen sind die Schaufeln vertikal am Boden angebracht. Alle Teile dieser Art von Turbinen befinden sich in Bodennähe. Es gibt generell vier Arten von Turbinen mit vertikaler Achse. Diese sind aber nur in seltenen Fällen geeigneter bzw. effektiver als Horizontalachsler und haben eher einen experimentellen Status, oder werden nicht zur Energiegewinnung, sondern für die Messung von Windgeschwindigkeiten eingesetzt. Die Optik unterscheidet sich grundlegend von Horizontalachsern. Sie eignen sich eher zur Versorgung kleinerer Anlagen, für den Einsatz auf Booten oder ähnlichen Zwecken. Zudem erhöht sich die Nachfrage bzgl. Vertikalachsern als Kleinwindanlage für das Dach des eigenen Hauses oder Geschäfts. Doch auch hier sind sie nur bedingt geeignet.

Jedoch gibt es auch Vorteile bei Vertikalachsern. So sollen sie deutlich ungefährlicher für Vögel sein, der Betrieb funktioniert unabhängig von der Windrichtung und sie sind leider und platzsparender. Deshalb wird derzeit viel mit Vertikalachsern experimentiert, um den stockenden Ausbau der Windkraft aufgrund der oben genannten Bedenken voranzutreiben.

• Darrieus-Rotor: Ein nahezu unschlagbarer Wirkungsgrad, der jedoch einen zyklischen Druck auf den Turm erzeugt, ebenso wie ein sehr hohen Drehmoment. Deshalb ist die Stromerzeugung nicht zuverlässig und es wird eine externe Stromquelle für den Betrieb benötigt.
• Giromühle / H-Darrieus-Rotor: Eine Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors, mit geraden statt gekrümmten vertikalen Rotorblättern. Sie verringert die negativen Effekte des hohen Drehmoments. Die Bezeichnung H-Darrieus-Rotor lässt sich durch seine Optik erklären, welche durch die geraden vertikalen Klingen dem Buchstaben „H“ ähnelt.
• Savonius-Turbinen: Dieser Vertikalachser hat einen sehr geringen Wirkungsgrad von 15%, kann also nur 15% der kinetischen Energie des Windes entnehmen. Er ist nur für sehr spezifische kleine Anwendungen geeignet, die eine kleine Leistung benötigen und einen Anlauf bei sehr niedrigen Windgeschwindigkeiten. Zum Beispiel für die Versorgung kleiner Pumpen oder drehbarer Werbetafeln.
• Schalenkreuzanenometer: Wird nicht zur Energiegewinnung eingesetzt, da der Wirkungsgrad lediglich bei ca. 8% liegt. Dieser Vertikalachser wird fast ausschließlich zur Messung der Windgeschwindigkeit verwendet.

Wartungsexperten sind sich einig, dass die regelmäßige Schmierung mit kleinen Mengen Fett die Lebensdauer von Lagern und Dichtungen im Antriebsstrang verlängert. Hierzu wird ein programmiertes und automatisiertes System für das Auftragen von Schmiermittel benötigt. Sie senken die Betriebs- und Wartungskosten, während Betriebssicherheit und Betriebsdauer erhöht wird.

Hierzu können elektrische 24 Volt Anlagen verwendet werden, welche in der Lage sind die Turbinen zu schmieren, ohne die Hydrauliksysteme für die Pitch-Steuerung oder Windnachführung zu beeinträchtigen. Hybride Drehdurchführungen können hier ein wichtiges Bauteil sein, da sie die kombinierte Drehdurchführung von Schmiermittel, Hydraulikflüssigkeit und hydraulischer Energie in nur einem Bauteil ermöglichen. Sie kombinieren diese Drehdurchführung zudem mit der Strom- und Signalübertragung durch Schleifringe, welche für die Übertragung von Fluiden, Medien, Daten, Signalen und Leistung zwischen rotierenden, oder von stationären auf rotierende Bauteile unabdingbar sind.