Windmühlen in leeren Feldern. Warum keine Bäume?

Mir ist aufgefallen, dass Windmühlen im Allgemeinen auf leeren Feldern ohne Bäume gebaut werden, und ich habe mich gefragt, warum ...

Eine Windmühle ist im Allgemeinen viel höher als Bäume und ich kann mir vorstellen, dass Bäume den Fluss nicht beeinflussen (siehe Bild).

Aber ist das der Grund, warum nichts in der Nähe ist oder gibt es etwas anderes, das sie so viel Platz in der Nähe verschwenden lässt? Und ist das Geschwindigkeitsprofil der ersten Figur realistisch?

Wenn ich nach der Theorie der externen Konvektion suche, sieht das Geschwindigkeitsprofil für den Fluss über ein Plateau so aus: Wäre die Geschwindigkeit im zweiten Fall nicht höher, wenn es ein Hindernis gibt? Oder liegt es daran, dass das Hindernis ein poröses Medium ist, das die Strömung dämpft? Und schließlich sieht das Geschwindigkeitsprofil auf Erdebene so aus? Gibt es wirklich einen Ursprung oder ist es den ganzen Weg über turbulent?

— Physther
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Ich vermute, dass die Konstruktion einfach ist und Genehmigungsprobleme die Hauptgründe sind. Aber ich warte auf den ansässigen Windenergie-Experten und seine Antwort.

— mart

Aber nach dem Bau können Sie Bäume pflanzen. Und doch passiert das nicht. In Bezug auf die Erlaubnis sehe ich keine Verbindung zu den Bäumen. Können Sie uns bitte näher erläutern, was Sie damit meinen? (Bitte denken Sie daran, dass es sich um Hunderte von Quadratmetern handelt, auf denen es nur Felder (oder Feldfrüchte an einigen Standorten) gibt.)

— Physther,

@Paul "Aber nach dem Bau kann man Bäume pflanzen" - Bäume wachsen bei starkem Wind nicht gut.

— Finde

Wo ich wohne, dürfen sich die Turbinen nicht in einem Umkreis von mehreren hundert Metern um ein Waldstück, einen Bach, eine Straße, ein Haus usw. befinden. Dies ist gesetzlich vorgeschrieben, um diese Bereiche sowohl vor Baubeschädigungen als auch vor andauernden Störungen oder Risiken zu schützen, die während der letzten 20 Jahre auftreten können Operation.

— Kate Gregory

Danke, Kate! Das habe ich mir am Anfang gedacht. Also denke ich, es ist eine Kombination aus allem, Physik, Vorschriften, Biologie usw.

— Physther

Antworten:

Bäume erhöhen die Turbulenzen der Luft, die die Turbinen erreicht. Dies erzeugt alle Arten von ungleichmäßigen, sich schnell verändernden Lasten auf die Schaufeln und die Struktur. Dies erhöht die Wartungskosten, verringert die Verfügbarkeit, verringert den Kapazitätsfaktor und verringert die Lebenserwartung der Turbine. Also höhere Kosten, geringere Einnahmen.

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Offenes Land erleichtert auch den physischen Zugang zum Gelände. Dies ist besonders wichtig beim Bau, wenn sehr, sehr lange Fahrzeuge jedes Blatt (40-60 Meter lang) in einem Stück tragen.

— Energienummern
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Groß! Vielen Dank! Das macht total Sinn!

— Physther

Turbulenzen: Das ist auch die Erklärung, warum mit den modernsten Typen (sagen wir Nabenhöhen von ~ 160 Metern) tatsächlich innerhalb von Wäldern realisierbar und wirtschaftlich machbar sind. Ein einfacherer Zugang ist auch nur zum Teil ein Problem, da kultivierte Wälder über eine solide Infrastruktur für schwere Maschinen wie Erntemaschinen verfügen. (Ungeachtet anderer ökologischer Bedenken wie Vögel.)

— Ghanima

Es gibt auch einen nichttechnischen Grund: Die Menschen, die am ehesten bereit sind, Turbinen auf ihrem Land zu platzieren, sind Landwirte, die an dem zusätzlichen Einkommen interessiert sind.

Turbinen werden (noch) nicht in der Nähe von Siedlungsgebieten aufgestellt, wodurch in der Regel große Farmen, unbebaute Grundstücke und Naturschutzgebiete übrig bleiben. Eine Baugenehmigung für ein gewerbliches Unternehmen in einem Naturschutzgebiet zu erhalten, ist nahezu unmöglich, und unbebaute Grundstücke können für Wohnzwecke reserviert werden, was auch die Errichtung von Windkraftanlagen verbietet.

— Simon Richter
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Das klingt nach einem guten Grund. Daran habe ich nie gedacht.

— Physther

Dieser Grund ist nur die halbe Wahrheit. Tatsächlich teilen Waldbesitzer den gleichen Anreiz wie "Landwirte" (oder genauer gesagt Eigentümer des jeweiligen Ackerlandes). In beiden Fällen gibt es ein Nebeneinkommen, wenn Kraftwerke dort errichtet werden. (Die Frage bezieht sich auf Bäume und Wälder, die nicht unbedingt Naturschutzgebiete sind.)

— Ghanima,

Schauen Sie sich an, wie und warum das "Betz-Limit" funktioniert.

Wenn in Ihrem ersten Diagramm Energie an die Bäume verloren geht, dehnt sich der Luftstrom durch und um die Bäume aus und verlangsamt sich.

Diese Verlangsamung verringert die der Turbine zur Verfügung stehende Energie.

(Hinweis. Ich bin kein ansässiger Windenergie-Experte!)

— Brian Drummond
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Danke, Brian. Nun, die kinetische Energie unter den Propellern wäre aufgrund der Bäume geringer, aber niemand kümmert sich um diesen Teil (solange die Bäume kleiner sind). Mit oder ohne Bäume sollte die Strömung auf Propellerebene also nicht beeinträchtigt werden, oder? Dies, wenn das erste Bild einen realen Fall darstellt. Wenn das zweite Bild realistischer ist, wirkt es sich auf den Fluss aus. Das Gesetz von Betz ist interessant, aber ich denke, dass es für diese bestimmte Frage irrelevant ist. Das wusste ich nicht, dachte ich, also danke!

— Physther

Nein. Die Betz-Einsicht ist, dass die sich langsamer bewegende Luftmasse ein größeres Volumen einnehmen muss (denken Sie an einen breiten, langsamen Fluss anstelle von schnellen, flachen Stromschnellen, die beide den gleichen Massenstrom führen). Deshalb muss es sich ausdehnen - und das heißt nach oben in den Weg der Turbine. Ob diese Strömungsänderung laminar oder turbulent ist, hängt von der "Reynolds-Zahl" und der Windgeschwindigkeit ab. Wenn sie jedoch turbulent ist, können Sie größere Probleme erwarten.

— Brian Drummond