Vertikalachser © DOE

Arbeitet ein Windrad nach dem Auftriebsprinzip, lässt sich dem Wind rein rechnerisch maximal 59 Prozent seiner Leistung entziehen. Moderne Windkraftanlagen erreichen heute schon Wirkungsgrade von bestenfalls 50, im Mittel 45 Prozent. Auf die Frage, wie man diese Leistung nutzt, gab es bereits unter den historischen Konstrukteuren zwei mögliche Antworten. Die Flügel des Windrades können an einer horizontalen oder an einer vertikalen Achse in den Wind gestellt werden.

Während die ältesten Mühlen der Menschheitsgeschichte solche sogenannten Vertikalachser waren, setzen sich doch schnell die uns vertrauteren Horizontalachser durch. Der Auftriebsläufer nutzt nicht nur den Widerstand, den der Wind dem Flügel entgegensetzt, sondern durch die spezielle Konstruktion der Flügel entsteht auch ein Auftrieb, der für die Rotationsbewegung sorgt. Allein dieser entscheidende Unterschied bedingt die heutige Vorrangstellung der Horizontachser.

Erst 1925 ließ sich der Franzose Darrieus einen Vertikalachser patentieren, der so konstruiert war, dass er auch den Auftrieb nutzen konnte. Die Konstruktionsidee konnte sich jedoch in Europa nicht durchsetzen. Während in Europa immer nur einzelne Prototypen erprobt wurden, sind in den USA und in Kanada ganze Typenreihen entstanden die in ÉOLE C, einer etwa 100 Meter hohen 4,2 MW-Anlage gipfelten.

Für die Konstruktion nach dem Vertikalachsenprinzip gibt es einige gute Gründe.Gut erreichbar am Fuße des Konverters befinden sich alle störanfälligen oder wartungsbedürftigen Anlagenteile, die beim Horizontalachser in der Gondel untergebracht sind. Bei der 2,5 Megawatt-Anlage N-80 zum Beispiel befindet sich diese in luftiger Höhe von 80 Metern. Weniger günstig wirkt sich die relative Nähe der Rotorblätter zur Erdoberfläche aus. Die Wechselwirkungen zwischen Wind und Oberfläche vermindern die Leistung des Konverters beträchtlich.