Turbulenter und böiger Wind aus der Hauptwindrichtung bei Westwindlage
Im Idealfall liegt die Luft-Strömung am Rotorflügel resp. am Profil oben und unten resp. vorn und hinten an; das ergibt die grösste Kraft auf den Generator; siehe Darstellung A
A
Turbulenter und böiger Wind wird erzeugt, wenn der Wind aus der Umgebung Sumiswald- Wasen über den Hügelzug Fritzenflue-Hornbachegg-Chäpplerspitz strömt. Es ist die Hauptwindrichtung bei Westwindlage; beim geplanten Standort Grunholz ist dies Wind aus ca. Westsüdwest
.
Der Hügel „Bärengrabenchubel“ ca. 700 Meter vor der geplanten Windenergieanlage macht die Sache eher noch schlimmer.
In Turbulenter Luftströmung ändern die Windrichtung und Geschwindigkeit innert Sekunden teils massiv, teils sogar innert Sekunden-Bruchteilen. Es können gar Windrotoren entstehen
(bei hoher Luftfeuchtigkeit können solche Rotoren z.B. von der Strasse zur Ahornalp hie und da eindrücklich mitverfolgt werden; diese Windrotoren können einen Durchmesser von über 100m haben).
Turbulenz bedeutet, dass die Anströmungs-Richtung an den Rotor sehr schnell ändert: Der Anstellwinkel wird zu gross, im nächsten Moment ist er zu klein. Und dies ist genau das, was man eigentlich nicht haben möchte, weil nur eine möglichst konstante Anströmungs-Richtung an das Rotorblatt einen hohen Energie-Ertrag ergibt.
B
Darstellung B
Wird der Anstellwinkel zu gross, löst sich auf der Unterdruckseite die Strömung ab, und es entstehen Wirbel,
der Unterdruck nimmt massiv ab („Stall“).
Damit wird der Vortrieb am Rotor abnehmen und der Generator liefert weniger Energie.
Ausserdem wird der Geräuschpegel erhöht.
Wird der Anstellwinkel zu klein, nimmt der Energie-Ertrag ebenfalls ab.
Die Rotorblätter können mittels Elektromotoren oder einem Hydraulik-System in der Nabe nachgestellt werden;
leider ist dies in turbulenter Luft nicht schnell genug möglich; und bei einem derart grossen Rotor ist ohnehin nicht überall dieselbe Anströmwinkel-Änderung vorhanden.
Die Strömung resp. der Anstellwinkel an einem fast 80 Meter langen Rotorblatt ist bei turbulenter Luft nicht überall identisch.
Recherchiert man in wissenschaftlichen Studien betr. den Auswirkungen bei turbulenter Luftströmung inbezug Windenergieanlagen, findet man überall den Hinweis im Sinne von:
„Very demanding“, usw., herausfordernd, schwierig zu beurteilen, höchst kompliziert, dies rechnerisch oder experimentell zu erfassen, usw. Das heisst, wir finden keine Tabellen oder Formeln, die man hier für diese Situation in Eriswil anwenden könnte, um den Minderertrag, die Erhöhung des Geräuschpegels usw. herauszulesen oder berechnen zu können.
All die intensiven Recherchen, die vom Verein angestellt worden sind, zeigen eindeutig, dass bei turbulenter und böiger Windströmung (im Vergleich zu den Bedingungen in der Ebene ohne Hindernisse) folgende Auswirkungen zu erwarten sind:
• Niedrigerer Energie-Ertrag
• Erhöhte Bruchgefahr
• Erhöhte Ermüdungserscheinungen
• Erhöhter Geräuschpegel
• Erhöhte Unterhaltskosten
Bei der Auswahl einer Windenergie-Anlage muss spezielle Beachtung den drei Rotorblatt-Lagern geschenkt werden.
Es werden verschiedene Arten von Wälzlagern als Rotorblatt-Lager verwendet.
Sind spezielle Bedingungen (wie hier mit der turbulenten und böigen Windströmung aus WSW) vorhanden, muss der WEA-Hersteller dies wissen und entsprechende Lager wählen können. Würde hier ein (kostengünstiges) Kugellager als Rotorblatt-Lager (Pitch-Lager) eingesetzt, müsste man sich nicht wundern, wenn sich die Rotorblätter irgendwann aus der Nabe „verabschieden“ würden. Dies kann zu einer extrem gefährlichen Situation für Strassen-Benutzer, Spaziergänger und die nahe liegenden Liegenschaften resp. für Mensch und Tier in der Umgebung von (geschätzt) bis zu ca. 500m führen.
Unser Verein hat die Arbeitsgruppe und die Gemeindepräsidentin am 22.09.2022 anlässlich einer Aussprache über diese Problematik „Turbulenzen bei WSW-Wind und die Auswirkungen“ informiert.
Interessant zu wissen:
Bis zum Zeitpunkt dieser Besprechung am 22-09-2022 war noch kein Ingenieur resp. kein Vertreter z.B. von dem Hersteller Enercon hier auf dem Grunholz und hat sich dies (idealerweise bei WSW-Wind) angesehen!
Zusammenfassung:
Die stark hügelige bis bergige und damit höchst ungünstige Topographie um Eriswil vor allem in der Hauptwindrichtung WSW hat negative Auswirkungen auf:
• Energie-Ertrag
• Bruchgefahr
• Ermüdungserscheinungen
• Geräuschpegel
• Unterhaltskosten
• Mit dem Klimawandel werden Stürme immer heftiger – dadurch ist die Anlage zusätzlich gefährdet
Es ist folglich falsch, in dieser ungünstigen Topographie eine derart grosse und diffizile Windenergie-Anlage aufzustellen!
Oder anders ausgedrückt:
„Die Eriswiler kaufen einen sündhaft teuren Rolls-Royce und wollen damit offroad fahren!“
Runaway
Wenn die Rotorblatt-Verstellung defekt oder nicht mehr steuerbar ist und wenn dadurch die Drehzahl ungewollt und unkontrollierbar steigt: Dies nennt man einen „Runaway“.
Das Risiko eines „Runaway“ ist bei jeder Windenergieanlage vorhanden: Funktioniert die Rotorblatt-Verstellung aus irgendeinem Grunde nicht mehr bei starkem Wind und Sturm, könnte der Rotor u.U. eine viel zu hohe Drehzahl erreichen. Dies birgt das Risiko, dass die Rotorblätter zerbrechen, die Rotorblatt-Lager versagen, Teile wegfliegen und u.U. die gesamte Anlage bei grosser Unwucht zusammenbrechen und einen Totalschaden erleiden könnte.
Auch ein Runaway kann zu einer derart extrem gefährlichen Situation führen; dies vor allem für Strassenbenutzer,
Passanten und die naheliegenden Liegenschaften resp. für Mensch und Tier in der Umgebung von (geschätzt) bis zu einer Distanz von ca. 500 Metern.
Siehe dazu Youtube.com: „Windmill/Wind Turbine Explosion“,
https://www.youtube.com/watch?v=7nSB1SdVHqQ
Nicht nur wegen den Schall- und Infraschall- Emissionen, der ungünstigen Topographie bei WSW-Wind, sondern auch wegen möglicherweise herumfliegenden Tonnen-schweren Teilen bei einem Unfall wäre es fahrlässig und rücksichtslos, eine
(wie von der Arbeitsgruppe und der Gemeindepräsidentin geplante) Windenergie-Anlage derart nahe an bewohnte Siedlungen zu stellen.