Windkraft auf eine Fläche berechnen

Wie Wind auf eine Fläche wirkt

Strömende Luft trägt Bewegungsenergie. Trifft sie auf eine Fläche, wird sie abgebremst und erzeugt einen Druck. Dieser Staudruck wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit: Doppelt so starker Wind drückt viermal so fest. Deshalb richten Orkanböen weit mehr Schaden an, als der Unterschied in Kilometern pro Stunde vermuten lässt.

Die Kraft auf ein Bauteil ergibt sich aus Staudruck, Fläche und einem Kraftbeiwert, der die Form beschreibt. Eine ebene, freistehende Tafel erzeugt durch Überdruck vorn und Sog hinten einen Beiwert bis etwa 1,8, ein rundes Rohr deutlich weniger. Die Norm DIN EN 1991-1-4, Eurocode 1 Teil 4, nennt solche Beiwerte und rechnet mit einer Luftdichte von 1,25 Kilogramm je Kubikmeter.

Steht die Fläche auf einem Pfosten oder Fundament, erzeugt die Windkraft über den Hebelarm ein Kippmoment am Fuß. Es bestimmt, wie stark Pfosten, Anker und Fundament ausgelegt werden müssen. Der Hebelarm ist der Abstand zwischen Fuß und Mittelpunkt der angeströmten Fläche.

$$q = ½ \times \rho \times v^{2}\quad \text{mit}\ \rho = 1{,}25\,\text{kg}\,/\,m^{3};\ F = q \times \text{cf} \times A;\ M = F \times h;\ \text{Bemessungswert} = \text{charakteristischer Wert} \times \gamma$$

Häufige Fragen

Rechtlicher Hinweis: Die Mengen und Werte sind Richtwerte für die Planung und keine Statik-, Brandschutz-, Elektro- oder Energieberatung. Tragende Bauteile sowie Elektro-, Gas- und Heizungsarbeiten gehören in die Hand von Fachplanern und zugelassenen Fachbetrieben. Herstellerangaben und geltende Vorschriften gehen vor.

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