DE10212467A1

DE10212467A1 - Windkraftanlage und deren Teile

Info

Publication number: DE10212467A1
Application number: DE10212467A
Authority: DE
Inventors: Edzard Hafner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage und deren Teile anzugeben, die es erlauben, die Effizienz einer Windkraftanlage zu steigern. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst von einer Windkraftanlage mit einem Mast (10, 14) und einem Rotor mit einer Anzahl von Rotorblättern (30), wobei jedes Rotorblatt eine Form besitzt, bei der die Profiltiefe der Formel DOLLAR A Profiltiefe = t¶opt¶ * K(x) DOLLAR A genügt, wobei t¶opt¶ die BETZsche Funktion für die theoretische Idealform eines Rotorblattes und K(x) ein Anpassungsfaktor für jedes Rotorblatt ist mit DOLLAR A K(x) = -A(r(x)/R)·2· + B(r(x)/R) + C, DOLLAR A wobei DOLLAR A r(x) jeweils den Abstand eines betrachteten Flächenelementes von der Rotordrehachse 24 in m und DOLLAR A R den Radius des Rotationsfeldes 16 in m darstellt und wobei DOLLAR A A ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,5 und 0,7, DOLLAR A B ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,84 und 1,04 und DOLLAR A C ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,54 und 0,74 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage und deren Teile, insbesondere einen Rotor, ein Rotorblatt und einen Mast.
Windkraftanlagen und deren Teile sind seit langem in unterschiedlichster Form bekannt. Sie dienen dazu, Windenergie, das heißt kinetische Energie bewegter Luftteilchen, zum Antreiben eines Rotors mit in der Regel zwei bis vier Rotorblättern zu nutzen, wobei die Bewegung des Rotors dann entweder über entsprechende in der Regel mechanische Abtriebe direkt zum Antreiben irgendwelcher Geräte wie z. B. Pumpen oder Mühlen genutzt oder mittels entsprechender Generatoren in elektrische Energie umgewandelt wird, die dann für beliebige Zwecke genutzt werden kann.
Die Dimensionierung und genaue Ausbildung der Windkraftanlagen hängt vom jeweiligen Einsatzzweck ab. So sind sowohl verhältnismäßig kleine "Windräder" mit Durchmessern deutlich unterhalb eines Meters bekannt, wie sie z. B. auf Fahrtenyachten zur Stromerzeugung genutzt werden, als auch sehr große Windkraftanlagen, deren Rotorblätter Längen im Bereich mehrerer Meter besitzen, wobei solche Windkraftanlagen meist in küstennahen Landgebieten und im küstennahen Gewässerbereich meist zu mehreren in sog. "Windparks" aufgestellt und zur gewerblichen Stromerzeugung genutzt werden.
Die Rotorblätter der heute zur professionellen Stromerzeugung genutzten Windkraftanlagen stellen einen Kompromiß aus der aerodynamischen Optimalform, den Erfordernissen der Festigkeitsauslegung und den Zugeständnissen an die rationelle Herstellungstechnik dar. Die üblichen Rotorblätter weisen eine angenäherte Trapezform auf. Die größte Profiltiefe wird an der Blattwurzel bei ca. 25% der Blattlänge erreicht und nimmt linear zum äußeren Rand des Rotationsfeldes ab. Die Profiltiefe des Rotorblattquerschnittes ist die Länge der Sehne eines aerodynamischen Tragflächenprofils (chord length). Der Rotorblattquerschnitt entspricht üblicherweise einem gebräuchlichen aerodynamischen Tragflächenprofil aus der Luftfahrt, z. B. einem Profil der sog. NACA-Serie. Im unteren Abschnitt des Rotorblattes zwischen Rotornabe und etwa 25% der Rotorblattlängsachse reduziert sich das Rotorblatt aus konstruktiven Gründen auf einen kreisförmigen Blattquerschnitt. Dieser Teil des Rotorblattes dient der Befestigung an der Rotornabe und trägt nicht zur Wandlung der Windenergie im Rotationsfeld bei. Wegen der trapezförmigen Geometrie und der fehlenden aerodynamischen Eigenschaften im Blattwurzelbereich beträgt die Effizienz der Windenergiewandlung bei solchen Rotorblätter allenfalls 74% der theoretischen Effizienz von Rotorblättern mit dertheoretisch idealen Rotorblattform nach BETZ (siehe z. B. Molly, J.-P.: Windenergie, 2. Auflage 1990, Verlag C. F. Müller, Karlsruhe, Seite 16, Gleichung 1.2.1.21).
Neben diesen trapezförmigen Rotorblättern sind Rotorblätter mit gebogener Längsachse bekannt, z. B. aus der DE 299 12 737 U1 und der DE 197 38 278 A1. Diese gebogenen Rotorblätter stellen zwar in aerodynamischer Hinsicht gegenüber den geraden Rotorblättern eine Verbesserung dar, sind jedoch hinsichtlich einer Leistungssteigerung bei der Energieumwandlung nicht optimiert. Die in den beiden genannten Druckschriften beschriebenen Rotoren sollen vielmehr eine bestimmte ästhetische Wirkung haben und die Akzeptanz von Windkraftanlagen in Wohngebieten erhöhen
Bei Windkraftanlagen liegt der theoretische Höchstwert der Energiewandlung, definiert als Rotorleistungsbeiwert c_p, bei 59,3%. Die Rotorleistungsbeiwerte der heute bekannten konventionellen Windkraftanlagen erreichen maximal 44%.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage und deren Teile anzugeben, die es erlauben, die Effizienz einer Windkraftanlage zu steigern. Die Aufgabe wird gelöst von einer Windkraftanlage gemäß Anspruch 1 und Anspruch 2. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die nebengeordneten Ansprüche betreffen vorteilhaft ausgebildete Teile einer Windkraftanlage, nämlich einen Rotor, ein Rotorblatt und einen Mast.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Windkraftanlage in Seitenansicht,
Fig. 2 die Windkraftanlage gemäß Fig. 1 in Frontansicht und
Fig. 3 den Querschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Mastabschnittens.
Die in den Figuren gezeigte Windkraftanlage besteht aus mehreren Baugruppen, von denen die wichtigste natürlich der Rotor und der Mast sind.
Der Mast der Windkraftanlage ist mehrteilig ausgebildet und umfaß einen unteren Mastabschnitt 10, ein Drehlager 12 und einen oberen Mastabschnitt 14.
Das Drehlager 12 befindet sich außerhalb des durch die gestrichelte Linie angedeuteten Rotationsfeldes 16.
Oberer Mastabschnitt 14 und unterer Mastabschnitt 10 sind durch das Drehlager 12 derart miteinander verbunden, daß sich der obere Mastabschnitt 14, der unter Zwischenschaltung eines Zentralkörpers 18 und einer Getriebe-Generatoreinheit 20 den Rotor trägt, so zu der durch die Pfeile 22 angedeuteten Windrichtung ausrichten kann, daß sich die gewünschte Anströmung des Rotors ergibt (wobei bereits jetzt angemerkt sei, daß bei sehr starken Winden eine nicht parallele Ausrichtung von Rotordrehachse 24 und Windrichtung 22 gewünscht sein kann, worauf im nachfolgenden noch eingegangen wird).
Am oberen Mastabschnitt 14 befindet sich ein an sich bekannter Spinner 26, an den sich ein neuartiger Zentralkörper 18 anschließt, wobei der Zentralkörper 18 als rotationssymmetrischer Hohlkörper ausgestaltet ist.
Der sich in Verbindung mit den Rotorblättern 30 drehende Zentralkörper 18 ist prinzipiell ein neues Bauelement bei Windkraftanlagen, das die innenliegenden Komponenten und die Getriebe-Generatoreinheit 20 umschließt. Demgegenüber ist bei bislang bekannten Windkraftanlagen eine meist massive Rotornabe vorgesehen, an der die Rotorblätter montiert sind; nachgeschaltet sind Getriebe und Generator. Diese Bauteile befinden sich bei den bekannten Anlagen innerhalb einer an der Mastspitze um die vertikale Achse drehbar gelagerten Gondel.
Der neue Zentralkörper 18 besitzt auf der windabwärtsgerichteten Seite einen sogenannten Boden 28, der im bestimmungsgemäßen Betriebszustand im wesentlichen senkrecht steht.
Der Boden 28 des Zentralkörpers 18 und die Hinterkante der Rotorblätter 32 liegen im bestimmungsgemäßen Betriebszustand in einer vertikalen Ebene. Durch diese konstruktive Randbedingung der Rotorblattgeometrie wird erreicht, daß der lichte Abstand 34 zwischen Mast 14 und den Rotorblättern 30 zum Außenrand des Rotationsfeldes 16 anwächst.
Der Boden 10 des Zentralkörpers 18 und die Getriebe-Generatoreinheit 20 sind über einen Flansch 36 derart miteinander verbunden, daß das Drehmoment des Rotors auf die Getriebe-Generatoreinheit 20 übertragen werden kann.
Zur Geräuschminderung und zur Reduzierung des induzierten Widerstandes ist die Längsachse 38 des Rotorblattes 30 in zwei Abschnitte unterteilt. Der Achsabschnitt 40 verläuft linear von der Rotordrehachse 24 bis zum Radius R_i, d. h. bis ca. 60% des Radius R des Rotationsfeldes 16. Der sich anschließende zweite Achsabschnitt 42 geht tangential über in einen Bogen, in Drehrichtung eine konvexer Kontur besitzt. Der Radius R_b dieses Bogens beträgt vorzugsweise etwa das 1,1-fache des Radius R. Aufgrund dieser Geometrie kann das Rotorblatt 30 während der Rotation niemals vollständig in den Abschattungsbereich eines Masts (z. B. mit Kreisquerschnitt) gelangen.
Wie in Fig. 1 angedeutet, richtet sich der obere Mastabschnitt 14 zusammen mit den von ihnen getragenen Teilen dank des Drehlagers 12 bei Wind derart zur Windrichtung aus, daß sich die Rotorblätter 30 auf der dem Wind abgewandten Seite des Masts befinden. Man bezeichnet deshalb eine solche Windkraftanlage als "Windkraftanlage mit leeseitig angeordnetem Rotor" oder kurz als "Leeläufer". Die Anordnung des Rotors auf der windabgewandten Seite des Masts erlaubt eine einfache, betriebssichere und selbsttätige Windrichtungsnachführung, d. h. Ausrichtung des Rotors in der gewünschten Weise zum Wind.
Durch die exzentrische Anordnung der Querschnittsachse 46 in Windrichtung und der Rotordrehachse 24 wird der Rotor bei extremen Windgeschwindigkeiten aus der direkten Windanströmung 22 ausgelenkt. Mit zunehmender Schräganströmung (sog. Gierwinkel) wird die Rotorleistungsaufnahme begrenzt.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Betriebsverhaltens und der Betriebssicherheit ist die sog. Pitch-Regelung. Der Rotor verfügt über einen Verstellmechanismus, der das Rotorblatt mit Hilfe aktiv geregelter Stellglieder um seine Längsachse dreht. Auch für das im Außenbereich gekrümmte Rotorblatt 30 ist diese Verstelltechnik konstruktiv ausführbar.
Die Querschnittsfläche jedes Rottorblattes 30 gleicht dem aerodynamischen Tragflächenprofi eines Flugzeuges, z. B. eines Profils der NACA-Serie 4415 oder der NACA-Serie 4418. Die Länge der Sehne des Blattquerschnitts wird als Profiltiefe definiert. Grundlage des erfindungsgemäßen Rotorblattes ist bei Berechnung der theoretischen Idealform nach Albert BETZ. Die von BETZ aufgestellte, heute allgemein als BETZsche Funktion bezeichnete Formel erlaubt es, für jeden Profilquerschnitt die jeweils optimale Profiltiefe bei gegebenen Profilauftriebswert c_a zu berechnen. Um die Verzögerung der Windgeschwindigkeit v' = 2/3 v₁ zu erreichen, muß jeweils die örtliche Profiltiefe eines Elements des Rotorblattes der BETZschen Funktion entsprechen:

t_opt = 16.r(x).π.v₁ ²/(9.z.c_a.u.w)

wobei:
r(x) = Abstand eines betrachteten Flächenelementes von der Rotordrehachse 24 in m
z = Anzahl der Flügel
u = Umfangsgeschwindigkeit in m/s
c_a = Auftriebsbeiwert
v₁ = ungestörte Windgeschwindigkeit in m/s
w = wahre Anströmgeschwindigkeit in m/s
Eine Anpassung der theoretisch erforderlichen Profiltiefe ist aus konstruktiven Gründen unerläßlich, da sich der ideale Querschnitt eines Rotorblattes im achsnahen Bereich exponentiell aufweitet und in dieser Form ausführungstechnisch nicht mehr zu realisieren ist.
Erfindungsgemäß wird nun die notwendige Anpassung der Profiltiefe dadurch erreicht, die Gleichung für t_opt mit einem Anpassungsfaktor K(x) multipliziert wird:

Profiltiefe = t_opt.K(x)
Dabei lautet der Anpassungsfaktor K(x) für jedes Rotorblatt

K(x) = -A(r(x)/R)² + B(r(x)/R) + C

wobei
r(x) = Abstand eines betrachteten Flächenelementes von der Rotordrehachse 24 in m
R = Radius des Rotationsfeldes 16 in m
und wobei die Parameter A, B und C von verschiedenen Faktoren abhängige Parameter sind, wobei sich der Parameter A im Regelfall zwischen 0,5 und 0,7, der Parameter B zwischen 0,84 und 1,04 und der Parameter C zwischen 0,54 und 0,74 bewegen wird.
Bei der nach derzeitigem Erkenntnisstand besten Ausführungsform ist der Parameter A = 0,6, der Parameter B = 0,94 und der Parameter C = 0,64.
Ein mit diesen Werten ausgebildetes Rotorblatt nähert sich um mehr als 90% an die von BETZ beschriebene theoretische Idealform an und stellt damit nach derzeitigem Erkenntnisstand die beste technisch realisierbare Annäherung an die theoretische Idealform dar.
Es ist bekannt, daß sich bei der leeseitigen Anordnung des Rotors die Strömungsgeschwindigkeit des Windes im Mastnachlauf verringert. Es treten Abschattungseffekte und ablösende Wirbel auf. Für das drehende Rotorblatt ergibt sich eine impulshaft auftretende Störung, was schließlich zu Schwingungen der Windkraftanlage führen kann und zudem Effizienz der Windenergieausnutzung mindert.
Zur Lösung des Problems wird zumindest der obere Mastabschnitt 14, der sich im Bereich des Rotationsfeldes des Rotors befindet, strömungsgünstig ausgebildet, um eine nachteilige Störung des Windfeldes auszuschließen. Eine vollständig ungestörte Anströmung des Rotors wird mit einem Mast erreicht, der - in Windrichtung gesehen - zumindest im Bereich des durch Rotationsfeldes 16 des Rotors eine prismatische Form besitzt. In der Fig. 3 ist der Querschnitt 44 des oberen Mastabschnittes 14 gezeigt. Ein Mast bzw. Mastabschnitt mit einem solchen, im wesentlichen linsenförmigen Querschnitt läßt sich z. B. durch Zusammenfügen zweier Rohrsegmente herstellen. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das sogenannte Seitenverhältnis des linsenförmigen Querschnitts etwa 1 : 2 beträgt, das heißt, wenn der Querschnitt in Windrichtung gesehen etwa doppelt so lang wie breit ist. Ein solcher prismatischer Mastabschnitt wird vom Wind stets mit der Schmalseite angeströmt und turbulenzfrei umströmt. Abschattungseffekte im Mastnachlauf treten nicht auf. Anstelle eines linsenförmigen Querschnitts 44 können auch andere strömungsgünstige Querschnittsformen gewählt werden, z. B. tropfenförmige.
Der angeströmte Mastquerschnitt 44 ist - wiederum in Windrichtung gesehen - im Bereich des Rotationsfeldes 16 wesentlich schmaler als das Rotorblatt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der lichte Abstand 11 zwischen oberem Mastabschnitt 18 und Rotorblatt 1 zum Außenrand des Rotationsfeldes 9 auf mindestens den dreifachen Mastdurchmesser anwächst.
Damit sich der Mast gemeinsam mit dem Spinner 26 und dem Rotor automatisch in der Windströmung ausrichten kann, ist der Spinner 26 fest mit dem oberen Mastabschnitt 14 verbunden. Das Drehlager 12 mit vertikaler Drehachse befindet sich außerhalb des Rotationsfeldes 16. Der untere Mastabschnitt 10 kann einen beliebigen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Fuß des Mastes, d. h. eine zur Halterung des Mastes am Boden dienende Basis, als Drehlager auszubilden, so daß der Mast selbst einteilig ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise wird der Mast dann durchgehend das strömungsgünstige Profil besitzen, wobei die strömungsgünstige Ausbildung des Mastes letztendlich nur in dem Bereich notwendig ist, in dem der Mast in Windrichtung gesehen das Rotationsfeld abschattet.
Der beschriebene Rotor eignet sich insbesondere für kleinere Windkraftanlagen, das heißt Windkraftanlagen mit Reynolds-Zahlen kleiner als 3.10⁵, also im sog. unterkritischen Strömungsbereich. Die Erfindung erlaubt es, kompakte und hocheffiziente Rotor zu bauen, die zudem äußerst geräuscharm sind und problemlos auch in Siedlungsgebieten eingesetzt werden können. Bezugszeichenliste 10 unterer Mastabschnitt
12 Drehlager
14 oberer Mastabschnitt
16 Rotationsfeld
18 Zentralkörper
20 Getriebe-Generatoreinheit
22 Windrichtung
24 Rotordrehachse
26 Spinner
28 Boden des Zentralkörpers
30 Rotorblatt
32 Blatthinterkante
34 lichter Abstand
36 Flansch
38 Längsachse des Rotorblattes
40 1. Abschnitt des Rotorblattes
42 2. Abschnitt des Rotorblattes
44 Querschnitt des oberen Mastabschnitts
46 Querschnittsachse des Masts in Windrichtung

Claims

1. Windkraftanlage mit einem Mast (10, 14) und einem Rotor mit einer Anzahl von Rotorblättern (30), dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Rotorblatt eine Form besitzt, bei der die Profiltiefe der Formel
Profiltiefe = t_opt.K(x)
genügt, wobei t_opt die BETZsche Funktion für die theoretische Idealform eines Rotorblattes und K(x) ein Anpassungsfaktor für jedes Rotorblatt ist mit
K(x) = -A(r(x)/R)² + B(r(x)/R) + C
wobei
r(x) jeweils den Abstand eines betrachteten Flächenelementes von der Rotordrehachse 24 in m und
R den Radius des Rotationsfeldes 16 in m darstellt und wobei
A ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,5 und 0,7,
B ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,84 und 1,04 und
C ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,54 und 0,74 ist.

2. Windkraftanlage insbesondere nach Anspruch 1 mit einem Mast (10, 14) und einem Rotor mit einer Anzahl von Rotorblättern (30), wobei sich die Rotorblätter im bestimmungsgemäßen Betriebszustand der Windkraftanlage auf der Leeseite des Mastes befinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast zumindest in dem Bereich, in dem der Mast in Windrichtung gesehen das durch die Rotation der Rotorblätter beschriebene Rotationsfeld (16) abschattet, derart strömungsgünstig, insbesondere im Querschnitt tropfen- oder linsenförmig ausgebildet ist, daß sich den Mast in diesem Bereich in Windrichtung umströmende fluide Medien, insbesondere Luft, nahezu wirbelfrei ablösen können.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Spinner (26), dadurch gekennzeichnet, daß Spinner (26) und Mast (14) derart exzentrisch zueinander angeordnet ist, daß ab einer vorbestimmten Windgeschwindigkeit ein Gieren des Rotors einsetzt.

4. Rotor für eine Windkraftanlage nach einem der Anspruch 1 bis 3 mit einer Anzahl von Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Rotorblattes im Querschnitt ein Profil nach Art des Profils der Tragfläche eines Flugzeuges aufweist,
daß sich die Profiltiefe des Rotorblattes mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse verringert und
daß die Mittelachse in Längsrichtung jedes Rotorblattes über die gesamte Länge des jeweiligen Rotorblattes linear verläuft.

5. Rotor für eine Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Anzahl von Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Rotorblattes im Querschnitt ein Profil nach Art des Profils der Tragfläche eines Flugzeuges aufweist,
daß sich die Profiltiefe jedes Rotorblattes (30) mit zunehmendem Abstand von der Rotorachse (24) verringert und
daß die Längsachse (38) jedes Rotorblattes (6) in einen ersten und einen zweiten Abschnitt unterteilt ist, wobei
der erste Abschnitt (40) einen linearen Verlauf hat und sich vorzugsweise von der Rotordrechachse (24) bis zu etwa 60% des Radius R des Rotationsfeldes (16) erstreckt und wobei
der zweite Abschnitt (42) tangential in einen Bogen übergeht, dessen Radius R_b vorzugsweise etwa dem 1,1fachen des Radius R des Rotationsfeldes (16) entspricht, der in Drehrichtung gesehen eine konvexe Kontur besitzt und der am Rand des Rotationsfeldes (16) endet.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotornabe durch einen Zentralkörper (18) gebildet wird, der einen rotationssymmetrischen Hohlkörper mit einer Bodenplatte (28) umfaßt, wobei der Zentralkörper (18) zur Aufnahme von Bauelementen wie Lager, Getriebe, Generator, Blattverstellungsmechanik oder Bremse ausgebildet ist.

7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter (30) am Zentralkörper (18) befestigt sind und daß eine Getriebe-Generatoreinheit (20) über einen Flansch (36) mit der Bodenplatte (28) des Zentralkörpers (18) verbunden ist.

8. Rotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterkante (32) jedes Rotorblattes (30) und der Boden des Zentralkörpers (28) im bestimmungsgemäßen Betriebszustand in einer gemeinsamen, im wesentlichen vertikalen Ebene liegen.

9. Rotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes am Zentralkörper (18) befestigte Rotorblatt (30) um seine Längsachse (38) verdrehbar gelagert ist.

10. Rotor nach Anspruch 9, wobei jedes Rotorblatt (30) eine Blattwurzel besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß Blattwurzel und Zentralkörper (18) über eine Lagerung relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Lagerung unmittelbar an oder oberhalb der Blattwurzel angeordnet ist.

11. Rotor nach einem der Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rotorblatt eine Form besitzt, bei der die Profiltiefe der Formel
Profiltiefe = t_opt.K(x)
genügt, wobei t_opt die BETZsche Funktion für die theoretische Idealform eines Rotorblattes und K(x) ein Anpassungsfaktor für jedes Rotorblatt ist mit
K(x) = -A(r(x)/R)² + B(r(x)/R) + C
wobei
r(x) jeweils den Abstand eines betrachteten Flächenelementes von der Rotordrehachse 24 in m und
R den Radius des Rotationsfeldes 16 in m darstellt und wobei
A ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,5 und 0,7,
B ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,84 und 1,04 und
C ein Parameter mit einem Wert zwischen 0,54 und 0,74 ist.

12. Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter A, B und C folgende Werte besitzen: A = 0,6, B = 0,94, C = 0,64.

13. Mast für eine Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast zumindest in dem Bereich, in dem der Mast in Windrichtung gesehen das durch die Rotation der Rotorblätter beschriebene Rotationsfeld abschattet, derart strömungsgünstig, insbesondere im Querschnitt tropfen- oder linsenförmig ausgebildet ist, daß sich den Mast in diesem Bereich in Windrichtung umströmende fluide Medien, insbesondere Luft, nahezu wirbelfrei ablösen können.

14. Mast nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast einen unteren Mastabschnitt (10) und einen oberen Mastabschnitt (14) aufweist, die über ein Drehlager (12) miteinander verbunden sind.

15. Mast nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Mastabschnitt (14) in Windrichtung strömungsgünstig ausgebildet ist und wenigstens die Länge eine Rotorblattes besitzt.

16. Mast nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der strömungsgünstig ausgebildete Mastabschnitt (14) aus zwei Rohrsegmenten besteht und einen linsenförmigen Querschnitt (44) aufweist.

17. Mast nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenverhältnis des linsenförmigen Querschnitts etwa 1 : 2 beträgt, so daß der Querschnitt des Mastabschnittes in Windrichtung gesehen etwa doppelt so lang wie breit ist.