Savonius Rotor
Die Savonius Turbine
Die Savonius-Windkraftanlage wurde 1922 vom finnischen Ingenieur Sigurd Johannes Savonius erfunden. Europäer hatten zuvor viele Jahrzehnte lang mit gekrümmten Rotorblättern an vertikalen Windkraftanlagen experimentiert. Die früheste Erwähnung stammt vom Bischof des Kreises Csanád, Fausto Veranzio, der auch Ingenieur war. Er schrieb 1616 in seinem Buch Machinae novae über mehrere vertikalachsige Windturbinen mit gekrümmten oder V-förmigen Blättern. Keines seiner oder andere frühere Beispiele erreichte den von Savonius erreichten Entwicklungsstand.
In seiner Biographie wird seine Absicht erwähnt, einen Turbinenrotor ähnlich dem Flettner-Rotor zu entwickeln, jedoch selbstrotierend. Er experimentierte mit seinem Rotor auf verschiedenen kleinen Ruderbooten auf Seen in Finnland. Es sind keine Ergebnisse seiner Untersuchungen bekannt, aber der Magnus-Effekt wird von Felix van König (1978) bestätigt. Zwei Savonius-Windturbinenpatente wurden in den USA angemeldet: eines im Jahr 1925 und eines im Jahr 1928 von Savonius.
Wie sie funktioniert?
Die Savonius-Turbine ist eine der einfachsten Turbinen. Aerodynamisch handelt es sich um ein Gerät vom Widerstandstyp, das aus zwei oder drei Schaufeln besteht. Wenn man von oben auf den Rotor blickt, könnte eine Maschine mit zwei Schaufeln im Querschnitt dem Buchstaben "S" ähneln. Aufgrund der Krümmung erfahren die Schaufeln bei Bewegung gegen den Wind weniger Widerstand als bei Bewegung mit dem Wind. Durch den Differenzwiderstand dreht sich die Savonius-Turbine. Da es sich um Schleppturbinen handelt, gewinnen Savonius-Turbinen viel weniger Windenergie als andere ähnlich große Lift-Turbinen. In der Praxis kann sich ein Großteil des überstrichenen Bereichs eines Savonius-Rotors in Bodennähe befinden, wenn er eine kurze Halterung ohne verlängerten Pfosten hat, was die Gesamtenergieentnahme aufgrund der geringeren Windgeschwindigkeiten in geringeren Höhen weniger effektiv macht.
Verwendung
Savonius-Turbinen kommen immer dann zum Einsatz, wenn Kosten oder Zuverlässigkeit wichtiger sind als Effizienz.
Die meisten Anemometer sind aus diesem Grund Savonius-Turbinen, da der Wirkungsgrad für die Anwendung zur Messung der Windgeschwindigkeit irrelevant ist. Viel größere Savonius-Turbinen wurden verwendet, um auf Tiefseebojen Strom zu erzeugen, die wenig Strom benötigen und sehr wartungsarm sind. Das Design wird vereinfacht, da im Gegensatz zu Horizontalachsen-Windturbinen (HAWTs) kein Zeigemechanismus erforderlich ist, um die Windrichtung zu ändern, und die Turbine selbststartend ist.
Savonius und andere Maschinen mit vertikaler Achse eignen sich zum Pumpen von Wasser und anderen Anwendungen mit hohem Drehmoment und niedriger Drehzahl und werden normalerweise nicht an elektrische Stromnetze angeschlossen. In den frühen 1980er Jahren entwickelte Risto Joutsiniemi eine spiralförmige Rotorversion, die keine Endplatten benötigt, ein glatteres Drehmomentprofil hat und auf die gleiche Weise selbstanläuft wie ein gekreuztes Paar gerader Rotoren.
Die allgegenwärtigste Anwendung der Savonius-Windkraftanlage ist der Flettner-Rotor, der häufig auf den Dächern von Transportern und Bussen zu sehen ist und als Kühlgerät verwendet wird. Dieser Rotor wurde in den 1920er Jahren vom deutschen Flugzeugingenieur Anton Flettner zur Belüftung entwickelt. Es nutzt die Savonius-Windkraftanlage, um einen Dunstabzug anzutreiben. Die Lüftungsöffnungen werden immer noch in Großbritannien von Flettner Ventilator Limited hergestellt.
Zu den Vorteilen der Savonius Wind Turbine gehören die folgenden.
- Der Betrieb des Gerätes ist unabhängig von der Windrichtung.
- Sie benötigen keinen Gierprozess, was bedeutet, dass sie absolut stabil sind.
- Die Turbinen sind kostengünstig und der Betrieb so rationalisiert.
- Auch für minimale Anwendungen geeignet, die auch minimale elektrische Belastungen haben.
- Die Schaufeln in der Turbine benötigen keinen Mechanismus, um die Winkel zu ändern.
- Bietet minimales Rauschen.
- Winfache Integration
- Einfache Wartung.