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Rotoren mit vertikaler Drehachse

Für turbulente Strömungen in Bodennähe sind Vertikalachsenanlagen – im Vergleich zu konventionellen Horizontalachsenanlagen –  gut geeignet, weil sie unabhängig von einer konstanten Windrichtung sind. Die Leistungsbeiwerte können heute bereits 0,5 erreichen. Sie haben eine hohe Schnelllaufzahl, dies liegt daran, dass die Auftriebskräfte genutzt werden.

Unterschieden werden kann in Langsamläufer und Schnellläufer: Der Darrieus-Rotor sowie dessen Abwandlung, der H-Rotor, zählen zu den Schnellläufern, der Savonius-Rotor als Widerstandsläufer hingegen wird zu den Langsamläufern gezählt.

Darrieus-Rotor

Im Vergleich zu Windkraftanlagen mit horizontal liegender Rotationsachse hat der Darrieus-Rotor einen niedrigeren Erntegrad. Das liegt daran, dass seine Flügel auf ihrer Kreisbahn um die Rotationsachse auf einem Teil ihres Umlaufes vom Wind nicht optimal angeströmt werden. Für Darrieus-Rotoren gilt ein maximaler Leistungsbeiwert von 0,37; sie erreichen damit nicht den Leistungsbeiwert von Dreiblattrotoren.

Der H-Rotor ist eine Abwandlung bzw. Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors, er unterscheidet sich durch Form und Befestigung der Rotorblätter: Wie auf dem Bild oben zu sehen ist, haben die Rotorblätter – es können zwei bis fünf sein – eine gerade Form. Gemeinsam ist den beiden, dass sie nicht in der Lage sind, eigenständig anzulaufen, sondern dafür einen zusätzlichen Antrieb brauchen. Aufgrund ihrer Robustheit sind sie vor allem in extremen Lagen wie Hochgebirgen sinnvoll.

Savonius-Rotor

Der Savonius-Rotor wurde von dem finnischen Schiffsoffizier Sigurd Savonius um 1925 erfunden. Dieser Rotor besteht aus zwei an einer vertikalen Rotorachse angebrachten waagerechten Kreisscheiben, zwischen denen zwei oder mehr halbkreisförmige gebogene Schaufeln bzw. Flügel senkrecht stehend angebracht sind.

Der Savonius-Rotor ist ein Widerstandläufer und weist als solcher auch den schlechtesten Leistungsbeiwert auf.

Eigenschaften des Savonius-Rotors sind:

  • Hohes Drehmoment bei relativ niedriger Drehzahl
  • Unabhängigkeit von der Windrichtung, es ist daher keine Windausrichtung erforderlich
  • Einsatzfähigkeit schon bei extrem niedrigen Windgeschwindigkeiten (ab 2–3 m/s)
  • Hohe Toleranz gegen jede Turbulenz, die standortbedingt im Wind enthalten sein kann, und ohne spürbare Wirkungsgradverluste bei abrupten Änderungen der Anströmungsrichtung
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