Vertikale Windgeneratoren mit Daria-Rotor

Windgeneratoren auf Basis von Turbinen mit horizontaler Achse sind nicht die einzig mögliche Lösung für die qualitativ hochwertige Umwandlung von Windenergie in Elektrizität. Es gibt andere Konstruktionen, die manchmal einen höheren Wirkungsgrad aufweisen als Axialturbinen. Ein Beispiel für eine solche alternative Konstruktion ist ein vertikaler Rotorwindgenerator von Daria.

Diese ungewöhnliche Lösung wurde bereits 1931 vom französischen Flugzeugkonstrukteur Georges Darier vorgeschlagen, der sich die Aufgabe stellte, einen solchen Windgenerator zu entwickeln, der in jede Windrichtung funktioniert, ohne eine strenge Ausrichtung zu erfordern.

Es wurde vorgeschlagen, den Generatorrotor zusammen mit schmalen Schaufeln vertikal anzuordnen, so dass sowohl bei leichtem als auch bei starkem Wind ein erheblicher Teil des Luftstroms keinen signifikanten Luftwiderstand erfährt, sondern direkt auf die Arbeitsflächen der Schaufeln drückt, was zu deren Drehung führt.

Unter diesem Gesichtspunkt ist sogar der 1922 vom finnischen Ingenieur Sigurd Savonius vorgeschlagene Savonius-Rotor minderwertig, da er bei hohen Windgeschwindigkeiten eine Einschränkung des Wirkungsgrads aufweist. Der Darier-Rotor wiederum weist diese Mängel nicht auf, obwohl er keine so detaillierte mathematische Beschreibung seiner Arbeit wie sein Vorgänger hat.

Es ist bemerkenswert, dass der Darier-Rotor in seiner besten Leistung drei aerodynamische Flügel aufweist, die auf radial angeordneten horizontalen Trägern in einiger Entfernung von der Mittelachse des Rotors montiert sind.

Aus diesem Grund ist die Art des Luftstroms um die Flügel des Daria-Rotors kompliziert, aber die Drehzahl des Generators beseitigt diesen offensichtlichen Nachteil vollständig. Während beispielsweise Turbinen mit horizontaler Achse und derselbe Savonius-Rotor bei starkem Wind ihren Wirkungsgrad verlieren, dreht sich der Darier-Rotor unter ähnlichen Bedingungen etwa 3,5-mal schneller und verursacht keine Auswuchtprobleme.

Eine vertikal angeordnete rotierende Welle wirkt sich praktisch nicht negativ auf den Betrieb eines Windgenerators mit einem Darier-Rotor aus, sondern trägt zur Effizienz bei, da er ziemlich dünn ist. Unter solchen Bedingungen ist das von der Vorrichtung erzeugte Geräusch viel geringer als das von Windgeneratoren mit horizontaler Achse, was eher an große Lüfter mit Propellern erinnert.

Hier strömt der Luftstrom gleichmäßig in jede Richtung um die Schaufeln und den gesamten Generator, was übrigens eine enorme Drehzahl eines solch einzigartigen Rotors liefert. Gleichzeitig sind Windgeneratoren mit Daria-Rotor einfach herzustellen, hier besteht nicht einmal ein Propellerprofil.

Fairerweise ist es jedoch erwähnenswert, einige der Mängel solcher Designs zu erwähnen. Aufgrund des Magnus-Effekts ist der Mast des Generators mit dem Darier-Rotor erheblichen Belastungen ausgesetzt, sodass die Konstruktion sehr genau ausgeführt werden muss und es bis heute kein adäquates mathematisches Modell gibt. Und die Amortisation von Windgeneratoren im Laufe der Zeit ist lang. Aus diesem Grund haben Hersteller von Windgeneratoren mit horizontaler Achse es nicht eilig, die seit Jahren funktionierende Technologie zu verwerfen.

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