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Sonstiges | Erstaunliches im Bereich Aerodynamik und meteorologie |
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https://amp.tagesspiegel.de/wissen/ein-viertel-mehr-energieausbeute-moeglich-windraeder-drehen-sich-auf-dem-halben-globus-falsch-herum/25905478.html
Wir sind ja alle ganz gut vorbereitet im Bereich Aerodynamik und meteorologie. Kennen vielleicht sogar die Unterschied zwischen der Drehrichtung bei Rotax und Limbach, außer Andreas natürlich. Aber auf die im Artikel analysierten Zusammenhänge wäre ich im Leben nicht gekommen. Obwohl es einfach formallogisch ist.
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Die behauptete Größenordnung des Effekts ist erstaunlich.
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Corioliskraft? Echt jetzt?
Das ist ja auch bei den Segelfliegern ein hartnäckiger Mythos.
Da bräcuhte es schon deutlich größere Windräder - so in der Größe eines kleinere Tiefs. Und die müssten horizontal liegen ...
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Dass wir immer die gleiche Windscherung oberhalb der Bodenreibungsschicht haben, ist dir aber bereits aufgefallen? Und zwar konsistent bezogen auf die Nord- und die Südhalbkugel? Da hast du dein großräumiges System, was den gesamten Luftstrom beeinflusst.
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Dass wir immer die gleiche Windscherung oberhalb der Bodenreibungsschicht haben, ist dir aber bereits aufgefallen? Und zwar konsistent bezogen auf die Nord- und die Südhalbkugel?
Was meinst du mit "gleiche Windscherung oberhalb der Bodenreibungsschicht" und "konsistent auf der ..."?
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"Die behauptete Größenordnung des Effekts ist erstaunlich."
Das sehe ich auch so. Zu Beginn der Ära der Windkraftanlagen gab es beide Drehrichtungen und bald auch schon Wind Farmen in den USA (z.B. in Kalifornien). Die Anlagen wurden schon damals im Rahmen der Forschung und Entwicklung sehr genau überwacht.
https://rp-online.de/panorama/wissen/warum-drehen-sich-windraeder-fast-immer-rechts-herum_aid-8534719
Der Effekt der Windscherung / Unterschied Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Drehrichtung war bei den damals kleineren Windrädern und kleineren Farmen offenbar so gering, dass es ökonomisch keine Rolle spielte, für welche Richtung man sich entschied.
Man forscht auch schon eine Weile an unterschiedlichen Drehrichtungen inklusive Doppelrotoren. Interessant, dass dabei ein solch signifikanter Unterschied bislang nicht auffiel. Hängt vielleicht tatsächlich an der Größe des Arrays und dem Durchmesser der Rotoren.
https://www.researchgate.net/publication/321847521_The_effect_of_rotational_direction_on_the_wake_of_a_wind_turbine_rotor_-_a_comparison_study_of_aligned_co-_and_counter_rotating_turbine_arrays
https://wes.copernicus.org/articles/2/285/2017/
Nun haben die Forscher der DLR sicher gut und umfangreich simuliert. Ich bin gespannt. Die Arbeit von Frau Englberger und ihren Kollegen: https://wes.copernicus.org/preprints/wes-2019-105/wes-2019-105.pdf
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Nordhalbkugel: wegen Surface Friction
Wind dreht im Schnitt um 30° nach Rechts in der Höhe.
Am Boden herschen im Schnitt 50% der Windstärke wie oberhalb des Friction Layers.
(Bei Wasser sind es ca. 70% und 10° Richtungsänderung)
Südhalbkugel: Wind dreht nach links
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Ich kann es mir gut vorstellen, wie die in der Badewanne sitzen und achten, dass wenn sie den Stöpsel gezogen haben, der Wasserstrudel auch tunlichst links herum dreht ...
Q.: hatte Archimedes schon Badewannenstöpsel?
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Die Corioliskkraft wird wirksam, wenn ein Medium über einen nenneswerten Bereich der Erdkugel hinweg in Nord-Süd-Richtung strömt. Lässt sich an einem rotierbaren Globus auch sehr einfach erklären. Alle kleinräumigen Zuschreibungen zeugen davon, dass der Effekt nicht verstanden wurde.
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Nordhalbkugel: wegen Surface Friction
Wind dreht im Schnitt um 30° nach Rechts in der Höhe.
Grau ist alle Theorie
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Nimm Dir mal ein paar Wetterberichte mit den Winden in Höhen vom Boden bis 10.000ft und die Theorie bestätigt sich in der Praxis jeden Tag.
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Nur bei Kaltluftadvektion nicht (bevor wieder Einwände kommen).
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Re: Gestern 08:20 Uhr: Von Sven Walter
Dass das den Windrädern ziemlich egal ist, ist doch hoffentlich auch klar?
Selbst bei 120 Meter Nabenhöhe und 100 Meter Rotordurchmesser laufen die in einem absolut horizontalen Luftstrom.
Und komisch, man sieht es häufig, dass bei 10 nebeneinenaderstehenden WKAs die alle in eine etwas andere Richtung zeigen. Also, da scheint es andere Erwägungen zu geben, die deutlich relevanter sind.
Also, da empfehle ich allen Eigentümern von Propellerflugzeugen, selbige auf Ostkurs links rum drehen zu lassen und auf Westkurs umgekehrt. Oder war das auf der Nordhalbkugel links run, und auf der Südhalbkugel rechts rum? ... Bis auf die VW-Derivate drehen ja dann alle Flugmotoren falsch rum ... und bei den Hubschraubern sowieso, auch da gibts ja solche und solche ...
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Re: Gestern 10:45 Uhr: Von Andreas KuNovemberZi
Man forscht auch schon eine Weile an unterschiedlichen Drehrichtungen inklusive Doppelrotoren. Interessant, dass dabei ein solch signifikanter Unterschied bislang nicht auffiel. Hängt vielleicht tatsächlich an der Größe des Arrays und dem Durchmesser der Rotoren.
Das mit den Doppelrotoren war von Anfang an ein Fehlschlag.
https://www.br.de/mediathek/video/hoehenrausch-macht-und-nazis-die-geheime-windkraftrevolution-av:5e8dc3363e438f00133c4ddc
Als ich diesen Beitrag gesehen hatte, kam mir erst mal der Gedanke, "jetzt wirds aber eng für die Grünen" ... ;-)
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"Nimm Dir mal ein paar Wetterberichte mit den Winden in Höhen vom Boden bis 10.000ft und die Theorie bestätigt sich in der Praxis jeden Tag."
Ganz so ist das nicht. Im statistischen Mittel: ja. Aber gerade in Bodennähe wird der Wind stark durch Orographie (Täler, Berge, Seen, Wälder, ...) beeinflusst, durchaus auch mit dem Sonnenstand.
Ich habe mal zwei Beispiele meiner letzten Flüge angehängt. Je nach Ort drehte dort der Wind mit der Höhe erstmal nach links oder auch gar nicht.
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Und vorgestern war es auch anderst....
Ausnahmen bestätigen die Regel.
Wind resultiert einfach gesagt aus der Summe von Druckgradient,corioliskraft,zentrifugalkraft und Reibungskraft
Der Windtyp aus den einwirkenden Kräften
Euler Wind: nur Druckgradient
Geostropischer Wind:Druckgradient und Corioliskraft
Gradient Wind: Druck-,Coriliosis- und Zentrifugalkraft
Reibungswind:Druck,Coriliosis und Reibungskraft(hier für Windrad wichtig)
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Ich schrieb oben schon mal was von Orographie (kannst Du gerne auch Geomorphologie nennen). Ausnahmen bestätigen auch keine Regel in der Wissenschaft. Es geht um ein statistisches Mittel. Durch die in der Simulation der DLR nicht berücksichtigten orographischen Effekte wird der Unterschied in der Effizienz in der Praxis erheblich kleiner sein. Allerdings wird es vermutlich Orte geben, wo der Einfluss der Rotationsrichtung auf die Effizienz deutlich wäre.
(Beispiele lokaler Winde: Seewind, Mistral, Berg / Talwind, ...)
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Habe ich wohl falsch gelesen. Stimme dir zu
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" Alle kleinräumigen Zuschreibungen zeugen davon, dass der Effekt nicht verstanden wurde "
humor - a sixth sense which some have and others don’t.
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Das Paper und der DLR behaupten nicht, dass die errechneten Effekte in jedem Fall in dieser Größenordnung zu beobachten sind, sondern nur im besten Fall der freien Anströmung.
Das Paper ist eine reine Simulation. Es sollten sich sehr einfach in einem nächsten Nachweisschritt vergleichbare Windparks auf Nord- und Südhalbkugel finden um die Effizienzen zu vergleichen und die Aufgestellte Hypothese zu validieren.
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Der Artikel kommt zu der Schlussfolgerung, dass alle Kraftwerke auf der Nordhalbkugel und somit 96 % der installierten Kapazität falsch rotieren (siehe Abschnitt 4 Conclusions). Auf der Südhalbkugel würden alle Kraftwerke richtig herum rotieren (4 % der Kapazität).
"As the results show a significant improvement of wind conditions for a hypothetical downwind turbine by changing the rotational direction of the blades in theNH, it would have a large impact on the produced power (up to 23% difference with the conditions applied in this work), considering the cumulative installed wind capacity in 2017 of 516497 MW (96%) in the NH (Asia, Europe, North America, Africa and Middle East) compared to 539581 MW world wide (GWEC, 2018). Therefore, the market on the NH could be large enough to justify designing a special turbine for the NH, including mirrored blades, gearbox25 etc. In the SH, the preferential rotational direction is clockwise, and therefore the common wind turbines should result in the maximum produced power at night."
Durch die von mir oben beschriebenen Auswirkungen der Orographie ist aus meiner Sicht davon auszugehen, dass diese Schlussfolgerung so nicht richtig ist. Es wird vermutlich auch auf der Nordhalbkugel eine ganze Reihe von Anlagen geben, die aktuell richtig drehen.
Es wird aber künftig möglicherweise durchaus Sinn machen, Turbinen für beide Drehrichtungen zu bauen, um mit Messung und Simulation der lokalen Gegebenheiten die optimale Drehrichtung zu bestimmen und eventuell auch mit gegenläufigen Turbinen innerhalb eines Arrays eine bessere Effizienz zu erreichen. Der Effekt gegenläufiger Turbinen (siehe Link in meinem früheren Beitrag) bringt je nach Simulation auch 1,4 bis 2,0 %, aber optische Nachteile. Die höheren Produktions- und Planungskosten für eine optimale Drehrichtung je Windrad in einem Array würden durch den Gewinn an Effizienz bei großen Arrays möglicherweise in vernünftiger Zeit amortisiert.
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Nach meinem Verständnis wirkt auf der Nordhalbkugel auf alle bewegten Körper eine Ablenkung nach rechts, nicht nur in Nord-Südrichtung und VV.
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Jep. Foucaultpendel würden sonst nicht funktionieren.
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JETZT müssen wir nur noch herausfinden ob Coriolis auch dafür verantwortlich ist dass wir im Reiseflug (Jet, nicht P-factor) das Ruder immer nach links trimmen müssen..
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