Windenergieanlagen mit horizontaler Achse

Windenergieanlagen mit einer horizontalen Drehachse werden in der Stellung des Rotors zum Turm in Lee- und Luvläufer unterschieden:

  • beim Leeläufer läuft der Rotor in Windrichtung hinter dem Turm.
  • beim Luvläufer läuft der Rotor in Windrichtung vor dem Turm.

Der Vorteil der Leeläufer ist die Möglichkeit einer passiven Windrichtungsnachführung. Damit ist die Ausrichtung der Windenergieanlage nach der Windrichtung gemeint, die ideal ist, wenn die Anströmung auf die Rotorebene senkrecht erfolgt. Bei historischen Windmühlen wurde die Windnachführung zunächst von Hand durch den Windmüller vollzogen. Seit Mitte des 18. Jahrhunderts erfolgt die Windrichtungsnachführung automatisch. Man unterscheidet zwischen passiven Systemen, welche die Antriebskraft zur Windrichtungsnachführung aus dem Wind generieren, und aktiven Systemen mit externer elektrischer oder hydraulischer Hilfsenergie.

Bei Leeläufern stellt der Wind die Windenergieanlage von sich aus in die richtige Position. Es handelt sich also um ein passives Windrichtungsnachführungssystem. Sokönnen die Kosten und das Gewicht eines Windrichtungsnachführungssystems gespart werden. Problematisch bei Windenergieanlagen ohne aktive Windrichtungsnachführung ist jedoch die Ausdrehung der Kabel, wenn die Anlage zu oft in eine Drehrichtung dreht.

Auch größere Anlagen wie der Growian (1983) mit aktiver Windnachführung wurden als Leeläufer gebaut. Ein weiterer Nachteil eines Leeläufers liegt am Problem des Turmschattens. Wegen des periodischen Gangs des Rotorblatts durch die verwirbelte Strömung im Turmnachlauf (oder „Turmschatten“) kommt es zu größeren Lärmemissionen sowie zu Leistungsschwankungen und Zusatzbelastungen für die Rotorblätter. Der Turmschatten ist besonders für große Anlagen problematisch.

Mit der zunehmenden  Größe der Windkraftanlagen sind seit den 1990er Jahren alle fast Windenergieanlagen zu Luvläufer geworden. Leeläufer werden seither nur noch bei sehr kleinen Anlagen verwendet.

Bei Kleinanlagen sind aufgrund der viel geringeren Massenkräfte und wegen der Kosteneinsparung für eine Windrichtungsnachführung auch passive Leeläufer zu finden. Ansonsten hat sich das Konzept des Luvläufers durchgesetzt, wie die untenstehende Grafik eindrucksvoll demonstriert.

Marktverteilung der Lee- und Luvläufer

Bei Kleinanlagen sind aufgrund der viel geringeren Massenkräfte und wegen der Kosteneinsparung für eine Windrichtungsnachführung auch passive Leeläufer zu finden. Bei großen Windenergieanlagen hat sich das Konzept des Luvläufers durchgesetzt.
 

 LeeläuferLuvläufer
bis 19887%93%
198918%82%
19908%92%
19915%95%
19924%96%
19932%98%
19941%99%
seit 19950%100%