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Ingo Rechenberg

Ingo Rechenberg. PowerPoint-Folien zur 3. Vorlesung „Bionik I“. Vom Vogelflügel zur Windturbine BERWIAN Technische Kopie eines biologischen Prinzips. Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet. Windkraftnutzung in der Natur.

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Presentation Transcript

  1. Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 3. Vorlesung „Bionik I“ Vom Vogelflügel zur Windturbine BERWIAN Technische Kopie eines biologischen Prinzips Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet

  2. Windkraftnutzung in der Natur Die Portugiesische Galeere segelt am Wind Möve im Aufwind an einer Klippe Albatros im dynamischen Segelflug

  3. Was hat der Vogelflügel mit einer Windturbine zu tun ?

  4. GROWIAN Große Windkraft Anlage (1985) 18 U/min Der „Fluch“ von Growian Leistung = Drehmoment  Drehzahl (genau: P = M  w) ? 3 MW

  5. Traum der Windkraftingenieure Der Windkonzentrator !

  6. Trichter Paradoxon folgt Aus (Kontinuitätsgleichung !) Windleistung: Wenn der Wind den Trichter nicht umströmen würde

  7. Aus der Zeitschrift Sonnenenergie 6/86 Trichterdurchmesser: 10 m Windgeschwindigkeit: 10 m/s Nennleistung: 170 kW Erfinder-Latein 20 kW

  8. K = 3,5 Vom umgedrehten Trichter zur Mantelturbine

  9. Windenergie aus Wirbeln ?

  10. K = 1,7 Deltaflügel als Windkonzentrator

  11. Elektrotechnik Kupferdraht d s I a sin I a d d s = H r 4 r p 2 d H Strömungstechnik d s a Wirbelfaden G sin a d v d s = r 4 r 2 p v d Das BIOT-SAVARTsche Gesetz

  12. Magnetspule und Wirbelspule H= Magnetfeldstärke I= Stromstärke v= Strömungsfeldstärke G= Wirbelstärke w = Windungszahl l= Länge der Spule

  13. Wirbel- Ringe Wirbel- Spule Strömungsbeschleunigende Wirbelsysteme

  14. Wie lässt sich eine Wirbelspule erzeugen ? Wie lässt sich ein Wirbelfaden erzeugen ? Wirbelintensität Anströmgeschwindigkeit Auftriebsbeiwert Flügeltiefe Randwirbel am Tragflügel

  15. Rotierender Tragflügel mit Randwirbel erzeugt eine Wirbelspule

  16. Propellerstrahl Doppelte Wirbelspule eines Propellers

  17. Rabengeier am Zuckerhut

  18. Wirbelspule an einem Spreizflügel

  19. Selbstwicklung einer Wirbelspule im physikalischen Modell undin der Natur

  20. Wirbelspulen Vom Vogelflügel zum Windkonzentrator

  21. Vom Windkonzentrator zur Konzentrator-Windturbine

  22. Wirbelspule an einem Tragflügelstern

  23. Auf der Bundesgartenschau in Berlin 1986 Auf dem Kaiser Wilhelm Koog BERWIAN–Berliner-Windkraft-Anlage

  24. BERWIAN: Freilandversuche (1984–1988)

  25. Freilandversuchsanlagen (1984–1989)

  26. 4 Kinematische Bedingungen 3 2 Randbedingungen 1 Wirbelbedingungen BERWIAN-Theorie Wellenmodell der doppelten Wirbelschichtspule

  27. Ergebnisse der Theorie Flügeltiefe Auftriebsbeiwert Flügelzahl Konzentratorbeiwert

  28. Definition - Konzentrationsfaktor Rotorleistung mit Konzentrator K= Rotorleistung ohne Konzentrator mit ca = Auftriebsbeiwert des Konzentratorflügels t= Tiefe des Konzentratorflügels z= Zahl der Konzentratorflügel d = Durchmesser der inneren Wirbelspule D= Durchmesser der äußeren Wirbelspule

  29. Messung des „ideellen“ Konzentrationsfaktors

  30. zu stark zu schwach optimal Windabbremsung durch einen Rotor

  31. Wirkungsgrad (BETZscher Leistungbeiwert) F Die Theorie liefert maximalem Wirkungsgrad für:

  32. Multirotor-BERWIAN

  33. D D Bei gleichem Stirndurchmesser D ist P2 maximal ½ P1 (geschätzt) 2. Konzentator-Windturbine 1. Klassische Windturbine

  34. Ionen-BERWIAN

  35. Windpark in den USA Zukunftsvision: Statt 200 Normalanlagen ein Multirotor-BERWIAN mit 1000 m Höhe

  36. Ende

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