WindKraftAnlage, WKA, 6 MW, bei 12 m/s, Kraft F?

Wissenschaft Physik
#1

Hey! Eine WKA, Rotordurchmesser 126m steht im Wind bei 12m/s; 50% der Strömungsenergie wird in mechanische Leistung gewandelt und ist an der Welle, die zum Generator geht, messbar. (Z.B.Wasserwirbelbremse).
Bzw. ebenso bremst der E-Generator. D.h., der Rotor dreht nicht ohne weiteres schneller; also herrscht ein gewisser Widerstand, der als Kraft F an dem Turm in Höhe Nabe (135m) wirkt u. diesen umlegen will.

Wieviel Kraft F herrrscht an dem Turm, wenn gerade 6 MW-el Leistung herrscht, d.h. 12 MW-mech Windleistung? 1.Hilfe:smiley:er Rotordurchmesser ist egal, nur die Leistung (12MW) geht in die Kraft ein. Aber wie?
2. Hilfe: es gibt eine Formel, wo die Leistung eines Düsentriebwerks [kW] in Druck (Schub) [kN] ungefähr umrechenbar ist. Dann könnte ich F = Druck p mal Fläche am Turm errechnen. Aber bei der WKA ist die Strömungsgeschw. viel niederiger! Wie erhalte ich denn die Kraft F am Turm wirkend? Eigentlich will ich ja am Ende die Standfestigkeit am Ende errechnen, d.h. das Drehmonent= F * Höhe = Knickmoment. Many thanks in advance!

#2

bin mir nicht 100% sicher aber versuch mal das hier:
6MW leistung auf den turm --> 6MJ/s --> 6MNm/s --> 6MNm/s / 12m/s = 500000Nm …
oder auch 50T an diesem 120m langen arm. kommt mir übrigens realistisch vor.
cu

#3

WindKraftAnlage(WKA), 6 MW,bei 12 m/s,Kraft=?
WindKraftAnlage(WKA), 6 MW,bei 12 m/s,Kraft=?
@Liboba; Interessant Deine Überlegung!
Es kommen Luftmassen mit v= 12m/s heran- horizontal-, geben ihren impuls i= m * v ab, der zu drehenden Nm wird. Ich will ja den Druck [kN] wissen, der den Turm umlegen will!
* Kennst Du in wiki die 2 empirischen Formeln für Triebwerke, weil ja Leistung und Schub nicht dasselbe sind u. man dennoch vergleichen will: Geschw. des I. Flugzeugs v= 264 m/s.
I. 264 m/s * 250 kN = ca. 66 MW
II. 639 m/s * 180 kN = ca. 115 MW.

Conclusio: Wenn ich nun die Gl. I. auf 12 m/s umrechne, also durch
22 teile, ergibt sich:
I. 12 m/s * F = 3 MW So wäre F also 3/12= 0,25 kN, viel zu wenig auf den ganzen Rotor- das stimmt hint` u. vorn nicht !
Dagegen: Deine 50 t könnten die richtige Größenordnung sein!
* Hast Du jemand Kompetenten hierfür in Deinem Umkreis?
Many thanks in advance!

#4

ich kenn die wiki formel nicht. kannst ja mal ein link schicken.
Ich haette gedacht, das der Ansatz mit dem Duesentriebwerk nicht geht! da es dabei einfach um die Impulserhaltung geht und die eigentliche stroemungs-art keine Ausweirkung hat. Ein Windrad hingegen Funktioniert mit Anstroemung und Auftrieb da ist Bernoulli und co gefragt. Aber Spekulation hin oder her. Wenn du die selbe Rechnung fuer deine empirischen Werte machst - wie ich es dir vorgeschlagen hab, fuer deine Windrad - dann bestätigen sich die Schubwert.
(66MNm/s)/(264m/s)=250kN
115MNm/s)/639m/s~180kN

Viel Spass damit

#5

Hello!
Geh in wiki:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schub
da steht die (empirische Formel);
Beisp. 1:Flugzeug fliegt mit 950 km/h, Schub ist 250 kN; P= ?
P= 264 m/s * 250 kN = …also ca. 66MW
Eine Einheiten-Gleichung stimmt hier wohl nicht- es ist ja „nur“ empirisch erfoscht!
Das 2. Beisp. findest du dann gleich darunter!
* Ich prüfe jetzt Deinen Vorschlag, ob der mit obiger Formel auch für 12 m/s stimmt.
*Aber: wieso stimmt der Druck (vermutlich nicht), wenn ich in:
264 m/s * 250 kN = 66 MW | : 22
12 m/s * 250 = 3 MW
Also: fest steht, dass bei 12m/s die Anlage 6 MW el. erzeugt, steht im Prospekt! Und nicht 3 MW! Was ist hier falsch?

Ciao!
* Wenn Du anderweitig noch fündig wirst- sei so gut u. sags mir! Ciao!

#6

in einem Buch zitierte einer von der Flugschule München
www.fliegerverein.eu
über einen Flug mit einer Fokker F100:
Beide Triebwerke zus. ergeben F= 125000 N = 125 kN entspr. 12,5 t.
Im Reiseflug sei der Schub nur noch ca. 1/4, nämlich 31250 N.
Aus einem buch, nicht benannt, zitiert er:
Bei v= 700 km/h, d.h. 195 m/s gilt:
Lösung: 195 m/s * 31250 N = 6093 kW.