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Die Klimawirkung von Windkraftanlagen - was sagt die Physik dazu? |
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12.11.2010 |
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Erklärung:
In Windrichtung muss der Luftdruck stets leicht fallen, es gibt keinen Wind in Richtung steigenden Drucks. Zudem kann das Luftvolumen als "Ausgleich" auch nicht zunehmen, ansonsten müsste der Wind in Windrichtung zunehmen, weil ja mehr Volumen "fließen" müsste.
Ergo: hinter dem Windrad (=in Windrichtung) ist der Luftdruck p minimal niedriger, andernfalls würde die Luft nicht weiter in diese Richtung "fließen". Nimmt der Luftdruck ab, träte aber eine Volumen-Vergrößerung mit pv/T=konstant ein, würde unveränderte Temperatur angenommen, was aber zu einer höheren Luftgeschwindigkeit führen würde, weil das Gas ja dann ein größeres Volumen beanspruchen würde. Dass dem aber nicht sein kann, weil dann mehr fließen müsste und die Windgeschwindigkeit (und damit p) zunehmen müsste, was bedeuten würde das kinetische Energie von der Luft aufgenommen worden wäre, kann aber nicht sein, denn es wurde statt dessen an das Windrad kinetische Energie abgegeben. Die Luft muss also nach dem Windrad (minimal) langsamer strömen, was bedeuten würde, dass das Volumen abnehmen müsste, was ebenfalls zutreffen muss, wenn die Windgeschwindigkeit in Richtung des Windes abnehmen soll.
Damit: p fällt und V fällt => pV fällt => T fällt, weil pV/T=konstant.
Die Luft hat also Energie in Form fallender Temperatur verloren.
Einfacher bei Betrachtung der Energie:
Der Wind (die vorbei/durchströmende Luft) verliert Energie an das Windrad, welches die Bewegungsenergie von der vorbeiströmenden Luft (=Wind) erhält. Damit müssen sowohl pV als auch T der Luft fallen, wenn pV/T weiter konstant bleiben sollen => T hinter dem Windrad ist somit zwangsläufig niedriger. q.e.d.
Viele Grüße
Heinz Donhauser
Ingenieur der Verfahrenstechnik
Die Betrachtung bezieht sich auf die Rotorebene. Der Rotor entzieht dem Wind kinetische Energie. Das führt dazu, dass in Strömungsrichtung der Wind hinter dem Rotor eine geringere Geschwindigkeit als davor hat. Daher stammt auch der Begriff 'Windschatten'. Es gäbe ihn nicht, wenn dies nicht so wäre.
Eine gleichbleibende Luftmenge verlangt bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit und einem gleich bleibendem Druck ein entsprechend höheres Volumen. Wenn der Zähler des Bruches größer wird, dann muss der Nenner im gleichen Maß ansteigen. In meinem Beitrag ist dies die Temperatur.
Freundlichen Gruß von
wilfriedheck.de
Bei Energieverlust sollte immer zu erst an Temperatur-Verlust gedacht werden, es ist nicht der Regelfall, dass bei Energieverlust eine Temperatur-Erhöhung stattfindet (auch bei Umwandlungs-/Verbrennungsprozesse findet Energieverlust über Wärmeströme und thermische Abstrahlung statt).
Bei Energiewandlungsprozessen gibt es auch Temperaturerhöhungen - zum Beispiel durch Reibung.
Die Bedingung zu dem allgemeines Gasgesetzes: p · V / T = konstant habe ich weiter oben bereits erläutert.
Bei einem Verbrennungsprozess innerhalb eines gleichbleibendem Volumens erhöht sich der Druck und damit auch die Temperatur. Beispiel: Zylindervolumen eines Dieselmotors etc.
Freundlichen Gruß von
wilfriedheck.de
sie schreiben hier, wie auch auf Ihrer (populistischen) Webseite mal wieder eine Menge Halbwahrheiten, man könnte auch von Unwahrheiten sprechen. Wo haben Sie eigentlich Ihren akademischen Abschluss gemacht?
Aber zum Thema:
Es gilt auch hier, wie bei allen realen Prozessen Energieerhaltung. Leider haben Sie das nicht beachtet.
Die Energie in der Luft vor der Windkraftanlage ist gleich der Energie in der Luft nach der Windkraftanlage plus die durch die Windkraftanlage entzogene Energie.
Es wird der Atmosphäre also Energie entzogen, was selbstverständlich zu einer Abkühlung führt.
Gruß
Ein Ingenieur
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