Nabenhöhe
Höhe der Rotormitte einer Windkraftanlage über Grund oder Meeresspiegel. Höhere Naben erreichen stärkeren, gleichmäßigeren Wind und treiben die Kapazitätsfaktoren nach oben.
Die Windgeschwindigkeit nimmt mit der Höhe zu, weil die Bodenreibung die bodennahe Luft bremst. Dieses Profil heißt Windscherung. Eine höhere Nabe steigert deshalb die mittlere Windgeschwindigkeit und den Ertrag und verringert zugleich die Turbulenz.
Typische Nabenhöhen:
- Onshore, 2000er-Jahre: 60–80 m
- Onshore, Mitte der 2020er-Jahre: meist 100–140 m; an Waldstandorten in Deutschland bis 160–170 m; US-Durchschnitt etwa 100 m (Berkeley Lab Land-Based Wind Market Report)
- Offshore: 110–150 m über dem mittleren Meeresspiegel bei Anlagen mit 12–15 MW
Nach dem Potenzgesetz mit einem typischen Onshore-Exponenten von 0,2 steigt die Windgeschwindigkeit beim Schritt von 80 m auf 140 m um etwa 12 % und die verfügbare Leistung um rund 40 %:
Der Preis dafür sind Kosten und Logistik. Stahlrohrtürme sind durch den transportierbaren Durchmesser begrenzt (auf vielen Straßennetzen etwa 4,3–4,5 m). Höhere Türme werden deshalb als Hybridtürme aus Beton und Stahl, als Gittermasten, aus verschraubten Segmenten oder vor Ort gewickelt gebaut. Die Nabenhöhe bestimmt auch den Abstand der Blattspitze zum Boden und die Gesamthöhe der Anlage, eine zentrale Größe für Genehmigungen, Flugsicherungsradar und Sichtbarkeitsgutachten. An Standorten mit geringer Windscherung, etwa in offenen Ebenen oder auf See, bringt zusätzliche Höhe weniger.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Windscherung (Höhenprofil)
Änderung der Windgeschwindigkeit (und teils der Richtung) mit der Höhe über Grund, bestimmt durch Oberflächenrauigkeit und atmosphärische Schichtung.
- Rotorfläche (überstrichene Fläche)
Die Kreisfläche, die die Rotorblätter einer Windkraftanlage überstreichen; die Leistung ist ihr direkt proportional und wächst mit dem Quadrat des Rotordurchmessers.
- Weibull-Verteilung
Zweiparametrige Wahrscheinlichkeitsverteilung, die beschreibt, wie häufig an einem Standort welche Windgeschwindigkeit auftritt; definiert durch Skalenfaktor c und Formfaktor k.
- Windleistungsdichte
Mittlere im Wind verfügbare Leistung pro Quadratmeter Fläche senkrecht zur Strömung, in W/m²; das Standardmaß für die Qualität eines Windstandorts.
- Repowering
Ersatz alter Erzeugungsanlagen an einem bestehenden Standort durch neuere, meist größere und effizientere Technik; am häufigsten bei Windparks nach 15 bis 25 Jahren.