7 Vorteile vertikaler Windkraftanlagen

Im Bild: LS Helix 3.0 Savonius vertikalen Windkraftanlagen und unser stolzes LuvSide Team.
Im Bild: LS Helix 3.0 Savonius vertikalen Windkraftanlage und unser stolzes LuvSide Team.

Obwohl in der Branche im Vergleich zu horizontalen Windkraftanlagen weniger stark verbreitet, besitzen vertikale Windkraftanlagen Vorteile, die kontinuierlich Ingenieure auf der ganzen Welt zur Weiterentwicklung der Turbinen hinsichtlich Design, Energieeffizienz und Verwendungszweck motivieren. Die Entwicklung der horizontalen Turbinen wiederum hat ihren Boom bereits hinter sich. Der Innovationstrend weist deshalb ganz klar in Richtung vertikaler Windkraftanlagen.


Die Vorteile von vertikalen Windkraftanlagen

Einige Eigenschaften und Vorteile von vertikalen Windkraftanlagen machen die Turbinen zur idealen Wahl für bestimmte geografische Regionen oder Anwendungsbereiche.


1. Die omnidirektionale Beschaffenheit des Rotors

Vertikale Windkraftanlagen sind mit speziellen Rotorblättern ausgestattet, die den Wind gleichzeitig aus allen Himmelsrichtungen aufnehmen können. Im Gegensatz dazu müssen sich die horizontalen Turbinen für einen reibungslosen Betrieb stets an der Windrichtung orientieren. Sie sind auf die automatische Windrichtungsnachführung angewiesen, welche die Position des Rotors an den Wind anpasst.

Dank dieser unterschiedlichen Arbeitsweise eignen sich vertikale Windkraftanlagen sogar bei wechselhaften Wetterverhältnissen wie besonders turbulenten Windböen zur Stromerzeugung. So erzielen die Turbinen auch in Berg- und Küstenregionen beeindruckende Ergebnisse.


2. Kleinere Abstände

In einem Windpark mit horizontalen Anlagen gilt generell, die Turbinen in Abständen des fünffachen ihres Durchmessers zu platzieren, wenn diese quer zur Windrichtung stehen, und etwa zehn Durchmesser in paralleler Windrichtung Platz zu lassen. Diese Vorgehensweise soll eine Unterbrechung des Luftstroms bzw. eine Reduktion der Windgeschwindigkeit von einer Windturbine zur anderen vermeiden, damit die Leistung des gesamten Parks konstant bleibt.

Dem gegenüber zählt zu den Vorteilen von vertikalen Windkraftanlagen, dass diese in einem Windpark dichter platziert werden können. Denn selbst starke Turbulenzen beeinträchtigen die Stromerzeugung kaum. In der Regel befinden sich die Windturbinen 4 bis 6 Durchmesser voneinander entfernt.

Diese geringeren Abstände zwischen den Turbinen gestatten es dem Windpark als Ganzes, mehr Elektrizität pro Quadratmeter bebauter Fläche zu gewinnen. Trotz der niedrigeren Energieeffizienz einer einzelnen vertikalen Windkraftanlage im Vergleich zur horizontalen Variante bestätigte eine im Jahr 2017 an der Universität von Stanford von der angehenden Maschinenbau-Doktorandin Anna Craig durchgeführte Forschungsarbeit diese Annahme. Die Untersuchung kam zu dem Schluss, dass eine Gruppe von vertikalen Windkraftanlagen das Potenzial besitzt, bis zu zehnmal mehr Strom pro Flächeneinheit zu erzeugen, als dieselbe Anzahl an horizontalen Turbinen mit entsprechend größerem Abstand zueinander. Die Studie wurde im Journal of Renewable and Sustainable Energy veröffentlicht.

Vertikale Windkraftanlagen können im Vergleich zu horizontalen Windkraftanlagen näher zusammen platziert werden.
Vertikale Windkraftanlagen können im Vergleich zu horizontalen Windkraftanlagen näher zusammen platziert werden. Wind Turbine Icons created by Lluisa Iborra from the Noun Project.


3. Minimale Aktivierungsgeschwindigkeit

Ein weiterer Vorteil von vertikalen Windkraftanlagen liegt darin, dass die Turbinen weniger Wind zum Anlaufen benötigen. Die erforderliche Windgeschwindigkeit eines Durchschnittsmodells beträgt 2 bis 3 m/s. Demzufolge erzeugen vertikale Windkraftanlagen selbst dann Strom, wenn kaum Wind weht. Denn wenngleich die generierte Energie bei schwachem Wind in der Summe wesentlich niedriger ausfällt, ist selbst eine kleine Menge an Strom noch immer einer Windturbine vorzuziehen, die in einer solchen Situation komplett ausfällt.


4. Geringere Umweltbelastung

Grundsätzlich bringt das kompakte Format einer vertikalen Windkraftanlage einige Vorteile mit sich, zu denen auch eine Eingrenzung der Umweltschäden zählt. Da die Rotorblätter dieser Turbinen eng um den Schaft herum konstruiert wurden, bleiben die enormen, ausgedehnten Schlagschatten aus. Außerdem sind die Flügelsegmente für Vögel und andere fliegende Tiere leichter zu erkennen, wodurch in diesem Bereich deutlich weniger Unfälle entstehen.

Abgesehen davon stoßen vertikale Windkraftanlagen während des Betriebs nur leise Geräusche aus, sodass Anwohner nicht gestört werden.


5. Bequeme Montage und Wartung

Der zweite Vorteil, der sich in erster Linie aus der überschaubaren Größe der vertikalen Anlagen ergibt, besteht darin, dass die Turbinen einfacher zu transportieren, installieren und warten sind. Zum Beispiel können alle Bestandteile einer Windkraftanlage von LuvSide mit einem einzigen Lastwagen befördert werden, welcher sechs Meter Ladefläche besitzt. Nach der Installation muss das Wartungspersonal bei einer Kontrolle nicht etwa einen Turm besteigen, um die Turbine zu erreichen, sondern besitzt in angemessenem Abstand zum Boden einen guten Zugang zu den Hauptkomponenten der Anlage (wie dem Generator).

Vertikale Windkraftanlagen haben bestimmte Vorteile, die sie für besiedelte Gebiete perfekt machen.
Vertikale Windkraftanlagen haben bestimmte Vorteile, die sie für besiedelte Gebiete perfekt machen. Wind Turbine and Cottage icons created by Lluisa Iborra from the Noun Project.


6. Weniger Bestimmungen für die Installation

Durch die Kompaktheit ihrer Form sind vertikale Windkraftanlagen oftmals auch dann noch erlaubt, wenn größere Bauten vor Ort verboten werden. Zwar variieren die Vorschriften von Region zu Region, aber grundsätzlich sind in Deutschland nach Angaben des Bundesverbandes Kleinwindanlagen e. V. Windturbinen mit einer Gesamtlänge von weniger als 50 Metern landesweit zugelassen.


7. Eindrucksvolles Design

Auf den ersten Blick fallen vor allem die geometrischen Strukturen der vertikalen Windkraftanlagen ins Auge, die der Energiegewinnung eine gewisse Eleganz sowie einen besonderen optischen Reiz verleihen. Dieses Erscheinungsbild bietet die perfekte Ergänzung zu modernen Gebäuden, Universitätsgeländen oder öffentlichen Anlagen. Die Nutzung der Windkraft zur Stromerzeugung verwirklicht die Werte einer Organisation oder Gemeinde, die eine starke Vision von Nachhaltigkeit verfolgt.


Der Leistungsträger für den Einzelfall

Insgesamt entfalten vertikale Windkraftanlagen ihre Vorteile bei einer Anwendung im kleineren Maßstab, insbesondere in unsicheren windreichen Regionen oder urbanen Gebieten. Ob die Wahl also auf eine vertikale Windkraftanlage fällt, sollte stark von den Lokalitäten und dem individuellen Zweck abhängen.