Windpumpen sind eine hervorragende Möglichkeit, Wasser allein mit der Kraft des Windes zu fördern. Ihre wichtigsten Vorteile sind, dass sie äußerst robust sind und sich relativ leicht selbst bauen lassen. Natürlich muss man in einer Gegend leben, in der der Wind regelmäßig weht, um das Beste daraus zu machen. Wenn das nicht der Fall ist, sollte die Windpumpe so hoch installiert werden, dass sie nutzbare Luftströmungen erfasst. In der Zwischenzeit findest du in diesem technischen Leitfaden viele nützliche Tipps, um den Pumpentyp zu wählen, der am besten zu deinen Bedürfnissen passt.

Geschichte der Windpumpen

Lange bevor es Elektrizität und Motoren gab, nutzten die Perser die Windkraft, um mit senkrechten Windmühlen Wasser zu pumpen. Für kleine landwirtschaftliche Gemeinschaften war diese Erfindung eine Revolution, weil Wasser endlich ohne menschliche oder tierische Anstrengung verfügbar war.

Das Mittelalter: Europa übernimmt die Idee

Im Mittelalter verbreitete sich das aus Persien stammende Windmühlenprinzip allmählich in Europa. Die Konstruktionen wurden stabiler und nahmen die Form hoher Steintürme an, auf denen große Holzflügel auf einer horizontalen Achse montiert waren. Ursprünglich zum Mahlen von Getreide entwickelt, wurden diese Mühlen bald so angepasst, dass sie auch Wasser pumpen konnten. Dadurch ließ sich zusätzlich Land urbar machen, indem Sümpfe trockengelegt wurden.

Neuzeit: das Arbeitstier des ländlichen Raums

Im 19. und frühen 20. Jahrhundert wurde die Windpumpe zu einem Symbol der Selbstständigkeit, besonders im amerikanischen Mittleren Westen, in Südafrika und in Australien. In dieser Zeit ersetzten Stahlkonstruktionen die massiven Stein- oder Holztürme, und die Serienfertigung machte Ersatzteile leicht austauschbar. Die Türme wurden höher, die Flügel deutlich effizienter. Bis heute hat sich die Technik kaum verändert – sie ist einfach zuverlässiger, effizienter und wartungsfreundlicher geworden.

Warum eine Windpumpe benutzen?

Eine Windpumpe dient dazu, Wasser nach oben zu fördern. Ob du nun Wasser aus einer tiefen Grundwasserquelle oder nur aus einem flachen Brunnen holen möchtest – sie kann eine ausgezeichnete Lösung sein, um einen Garten zu bewässern oder Wasser für verschiedene häusliche und landwirtschaftliche Anwendungen bereitzustellen. Außerdem können Windpumpen genutzt werden, um stehendes Wasser in einem Teich oder kleinen Becken mit Sauerstoff anzureichern. Das mag nebensächlich klingen, ist aber für das Leben im Wasser entscheidend.

Weitere große Vorteile sind die Energieeinsparung und die Ruhe. Eine benzinbetriebene Pumpe ist laut und teuer im Betrieb, und elektrisch betriebene Pumpen verbrauchen weit mehr Strom, als man denkt.

Und dann ist da noch die Ästhetik: Manche Windpumpen sind wirklich schön und zugleich effizient. Sie spiegeln die Sensibilität der Person wider, die sie gebaut hat, und verleihen der Landschaft eine poetische Note.

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Welche Leistung ist zu erwarten?

Lass dich von der Einfachheit des Systems nicht täuschen, denn eine gut konstruierte Windpumpe kann erstaunliche Leistungen erbringen. Wenn sie richtig dimensioniert und korrekt installiert ist, kann sie es problemlos mit einer elektrischen oder motorbetriebenen Pumpe aufnehmen. Eine große Windpumpe kann Wasser aus mehr als 100 Metern Tiefe fördern, mit einem Durchfluss, der für die meisten landwirtschaftlichen Anwendungen im menschlichen Maßstab völlig ausreicht.

Natürlich braucht man nicht immer solche Leistungen. Wenn du Zugang zu einem flachen Brunnen oder einer oberflächennahen Wasserquelle hast, kann eine kleine selbstgebaute Windpumpe völlig genügen, um deinen Gemüsegarten zu bewässern oder die Wasserversorgung deines Hauses zu sichern.

Das Geheimnis liegt in der Beständigkeit des Systems. Selbst wenn der Durchfluss gering ist, kann eine Windpumpe Tag und Nacht ununterbrochen arbeiten. Jeder Windstoß wird in nutzbares Wasser umgewandelt. Am Ende wirst du überrascht sein, wie schnell ein scheinbar kleiner Wasserstrahl einen großen Behälter füllen kann.

Aber das ist noch nicht alles! Eine gut gebaute Windpumpe kann jahrzehntelang mit nur minimalem Wartungsaufwand laufen. Keine Stromrechnung, keine Treibstoffkosten und kein Motor, der regelmäßig gewartet oder ersetzt werden muss.

Die verschiedenen Arten von Windpumpen

Es gibt zwei Haupttypen von Windpumpen, die für das Pumpen geeignet sind: Modelle mit vertikaler Achse und solche mit horizontaler Achse. Die Wahl hängt in erster Linie davon ab, wofür du sie einsetzen möchtest, welchen Pumpentyp du planst zu verwenden und welche Windverhältnisse an deinem Standort herrschen.

Windpumpen mit vertikaler Achse (VAWT)

Modelle mit vertikaler Achse werden oft unterschätzt, obwohl sie im Bereich des Pumpens klare Vorteile bieten. Das bekannteste Beispiel für diesen Einsatz ist der Savonius-Rotor. Er arbeitet zuverlässig selbst bei schwachem Wind und liefert ein hohes Drehmoment.

Im Gegensatz zu Windrädern mit Propellerblättern, die auf Geschwindigkeit ausgelegt sind, muss eine Windpumpe langsam drehen und dabei möglichst viel Kraft liefern. Genau das leistet der Savonius-Rotor. Zusätzlich lassen sich mehrere Savonius-Rotoren versetzt übereinander anordnen, um eine mehrstufige Turbine zu bilden, die selbst schwache und wechselnde Winde effizient einfängt.

Es lohnt sich zu erwähnen, dass eine vertikale Windpumpe sich nicht in den Wind drehen muss und auch unempfindlich gegenüber Turbulenzen ist. Dadurch kann sie näher am Boden installiert werden als Modelle mit horizontaler Achse. Das macht sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Gärten, kleine Grundstücke oder Standorte mit wechselhaften Winden.

Windpumpen mit horizontaler Achse (HAWT)

Der bekannteste Typ einer Windpumpe ist das Modell mit horizontaler Achse, das sogenannte Western-Windrad. Du hast es sicher schon in Westernfilmen gesehen. Diese Maschinen sind leicht zu erkennen, weil sie viele Flügel besitzen. Das ist kein Zufall: Je mehr Flügel, desto langsamer dreht sich das Rad, aber desto höher ist das Drehmoment. Damit sind sie ideal, um eine Kolbenpumpe wirkungsvoll anzutreiben.

Diese Windpumpen sind für Langlebigkeit gebaut. Sie werden meist aus Stahl gefertigt und auf hohen Türmen montiert, um starken, gleichmäßigen Wind zu erfassen. Ihre Flügel richten sich mithilfe eines Heckruders in den Wind und reagieren empfindlich auf Turbulenzen. Deshalb sollten sie möglichst hoch über dem Boden installiert werden, um sauberen Wind zu nutzen. Diese Modelle sind unschlagbar, wenn es darum geht, Wasser aus großen Tiefen zu fördern.

Das richtige System wählen

Bei einer Kolbenpumpe ist das Drehmoment der entscheidende Faktor. Deshalb sind Savonius-Rotoren, Lenz-Turbinen und Western-Windräder hervorragende Optionen. Wenn du jedoch eine Kreiselpumpe einsetzen möchtest, brauchst du eine sehr hohe Drehgeschwindigkeit. Das ist allerdings wenig effizient und lohnt sich in der Praxis nicht.

Abgesehen von diesen klassischen Varianten hat sich im Bereich der windbetriebenen Wasserförderung in den letzten Jahrzehnten kaum etwas verändert. Das ist schade, denn das Potenzial ist groß – besonders für engagierte Entwicklerinnen und Entwickler. Vielleicht wagt ja eines Tages ein Start-up, das Prinzip der Windpumpe für das 21. Jahrhundert neu zu erfinden.

Installation einer Windpumpe

In manchen Fällen wird eine Windpumpe verwendet, um Wasser in einen höher gelegenen Bereich zu fördern, etwa zu Bewässerungszonen. Das Problem ist jedoch, dass man nicht ständig Wasser braucht und der Wind nicht immer stark genug weht, um einen gleichmäßigen Durchfluss sicherzustellen. Wie lässt sich das umgehen?

Die Lösung ist einfach: Nutze die Windpumpe, um einen erhöhten Vorratsbehälter zu füllen. Auf diese Weise übernimmt der Tank die Funktion einer Batterie in einem elektrischen System. Wenn der Wind weht, füllt die Pumpe den Behälter nach und nach. Und wenn du Wasser benötigst, fließt es allein durch die Schwerkraft mit Druck zu deinen Entnahmestellen.

Damit ist das Grundprinzip erklärt. Kommen wir nun zum technischen Teil: Wie funktioniert das genau? Wie dimensioniert man Windpumpe und Vorratstank? Und was sorgt eigentlich dafür, dass eine Windpumpe wirklich effizient arbeitet?

Fazit

Jetzt weißt du, was mit einer Windpumpe alles möglich ist. Doch das ist erst der Anfang, denn in den nächsten Leitfäden zu diesem Thema werden wir noch viel tiefer in die technischen Details eintauchen.

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