Alles über Anemometer

Wie man mit einem Anemometer misst, Übersicht über verschiedene Technologien, deren Anwendung und Vorteile

Was haben kontrollierten Versuche im Windkanal, Wetterstationen, Kräne und Segelboote gemeinsam? Bei allen steht ein Messgerät im Mittelpunkt: das Anemometer. Der bereits im 19. Jahrhundert verwendete Aufbau ist auch heute noch weit verbreitet. Innovationen wie die Hot-Wire Anemometer machen das kleine Gerät noch genauer und leichter zu benutzen. Erfahren Sie hier, welche unterschiedlichen Arten von Windmessern es gibt, wie sie funktionieren und warum eine genaue Kalibrierung absolut notwendig ist.

Was ist ein Anemometer?

Ein Anemometer ist ein Instrument, das Windgeschwindigkeiten, Luftdruck und -strom misst. Deshalb wird es oft auch Windmesser genannt. Das Wort Anemometer leitet sich von „anemos“, dem griechischen Wort für Wind, ab.

Die ersten Versionen, die bereits vor hunderten von Jahren erfunden wurden, konnten die Windstärke nur grob bestimmen. Heutzutage handelt es sich dabei um hochpräzise Messinstrumente, die vielfältige Daten bereitstellen können.

Es gibt sowohl manuelle als auch digitale Varianten, die Geschwindigkeiten von Gasen sowohl in inneren als auch in äusseren Strömen, wie zum Beispiel in Atmosphärenwinden, messen können.

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Wer hat es erfunden?

Anemometer gibt es bereits seit hunderten von Jahren. Das erste wurde 1450 vom italienischen Architekten Leon Battista Alberti erfunden. Eine bewegliche Scheibe wurde senkrecht in den Wind gehalten. Ihre Neigung zeigte die Windrichtung an, die Drehgeschwindigkeit die Windstärke.

Dieser erste Entwurf aus dem 15. Jahrhundert wurde 1846 vom Astronomen und Physiker John Thomas Romney weiterentwickelt. Sein Modell mit vertikaler Nabe und vier Armen war die Vorlage für die modernen Versionen.

Wo werden Anemometer eingesetzt?

Vor allem in Situationen, in denen man die Windgeschwindigkeit und -richtung oder die Auswirkungen von Wind untersuchen muss. Ob es nun um die Überwachung von grossen Gebäuden geht, die Steuerung von Windrädern, ums Manövrieren von Schiffen – in all diesen Anwendungen ist ein solches Gerät ein echter Helfer, wenn nicht gar lebenswichtig.

Auch in vielen Wetterstation von der Arktis bis zum Äquator werden Anemometer trotz moderner Satelliten eingesetzt, da die Windgeschwindigkeit ein guter Indikator für Wetteränderungen ist. Auf diese Weise können z.B. sich nähernde Stürme zeitnah vorhergesagt werden. Solche Informationen sind von zentraler Bedeutung für Piloten, Ingenieure und Klimaforscher.

Auch in grossen Windturbinen sind immer Anemometer verbaut. Wird der Wind so stark, dass die Turbine Schaden nehmen könnte, können so automatisch Bremsen aktiviert werden.

Weitere Anwendungen

Segler und Windsurfer, die die Windrichtung und -stärke messen möchten.
Paraglider, Drohnen- oder Modellflieger, die wissen möchten, ob die Wetterbedingungen sicher sind.
Forscher, die die Umweltbedingungen überwachen.
In modernen Belüftungs- und Klimaanlagen bieten sie einen physikalisch akkuraten Weg, den Luftstrom in der Einheit zu messen.
Überwachung von Kränen in Baustellen, um sowohl Angestellte als auch Equipment bei unpassendem Wetter zu schützen.
Bei allen Veranstaltungen im Freien, besonders wenn sie nur vorübergehend aufgebaut werden, entscheiden die Wetterbedingungen über die Sicherheit.
An Flughäfen werden die Geräte eingesetzt, um die Strömungen in Bodennähe zu überwachen – das grösste Risiko bei Start und Landung.

Wie funktioniert ein Anemometer?

Es gibt vier Typen von Anemometer, die unterschiedlich funktionieren. Bei Schalen- und Flügelradanemometer bringt der Wind eine Nabe zum Drehen. Das Gerät misst die Umdrehungen pro Minute und ermittelt so die Windgeschwindigkeit. Moderne Varianten sind Hitzedraht- und Ultraschall-Anemometer, die andere physikalische Eigenschaften ausnutzen, um die Geschwindigkeit zu bestimmen. Details zu den unterschiedlichen Technologien finden Sie im nächsten Abschnitt.

Luftreinigungs- und Filtertechnologien im Überblick

Das Hitzedraht-Anemometer wird auch thermisches oder Hot-Wire-Anemometer genannt. Das Prinzip ist ganz einfach: Ein Draht wird elektrisch auf eine feste Temperatur erhitzt. Das Gerät misst, wie stark der Wind die Sonde abkühlt. Je schneller die Sonde abkühlt und je kühler sie am Ende ist, desto schneller ist der Wind. Diese Variante ist in der Regel als Handgerät ausgelegt.

Das 1994 vom Geologen Dr. Andreas Pflitsch erfundene Ultraschall-Anemometer bestimmt die Windgeschwindigkeit, indem es die Schallwellen zwischen zwei Wandlern messen. Ultraschall-Windmesser haben keine beweglichen Teile und können auch kleinste Geschwindigkeitsänderungen erkennen. In der Regel sind vier Sensoren in einem Quadrat angeordnet.

Schalenanemometer gehören zu den einfachsten und gleichzeitig präzisesten Bauarten. Zwei, drei oder vier Schalen nehmen die Strömung auf und wandeln sie in eine Rotationsbewegung um. Je stärker der Wind weht, desto schneller wird die Drehung. Meist sieht man diese Form auf Gebäuden oder Segelbooten aber auch Handgeräte sind erhältlich. Flügelrad-Anemometer funktionieren ähnlich wie die Variante mit Schalen. Die Rotation entsteht aber durch vertikal angebrachte Rotorblätter. Wie die Schalenmodelle messen Sie die Umdrehungen pro Minute und zeigen die errechnete Windgeschwindigkeit auf einem digitalen Display an. Es gibt sowohl Handgeräte als auch Varianten, die fest auf Gebäuden installiert werden.

Wie misst man mit einem Anemometer?

Digital

Die meisten digitalen Modelle können den Messwert in verschiedenen Einheiten ausgeben. Die Windstärke kann in km/h, m/s, mph ft/s, ft/min oder in Knoten angezeigt werden. Drücken Sie einfach den „Einheiten“ Knopf auf Ihrem Gerät und wählen Sie die für Sie relevante Einheit aus.

Um die Windstärke zu messen, halten Sie das Gerät einfach in den Wind. Das Instrument berechnet die Windgeschwindigkeit und zeigt sie bequem lesbar auf dem klaren Display an. Wenn Sie die Windgeschwindigkeit im Freien messen, wird der Messwert stark schwanken. Das ist ganz normal, denn das Gerät reagiert schnell auf die natürlichen Änderungen der Windgeschwindigkeit in jeder Böe.

Dieser Typ ist extrem einfach zu verwenden und bietet sehr genaue Messwerte. Deshalb wird er in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt: Von spezialisierter Industrie bis zu Outdoor-Aktivitäten wie wandern oder Segeln.

Manuell

Das manuelle Anemometer ist der gebräuchlichste Typ. Er misst mit vier rechtwinklig angeordneten Schalen. Anders als bei der digitalen Variante, müssen Sie Berechnungen beim manuellen Typ selbst durchführen.

Um die Windgeschwindigkeit zu messen, nehmen Sie eine der Schalen als Referenzpunkt. Halten Sie das Gerät in die Luft und zählen Sie, wie oft es sich in einer Minute dreht. Notieren Sie den Wert und wiederholen Sie die Messung noch drei Mal, um einen belastbaren Mittelwert zu erhalten.

UV-Luftreiniger töten in der Luft schwebende Mikroorganismen ab, indem sie die Raumluft kontinuierlich durch ein Gehäuse mit einem UV-Leuchtkörper leiten und dort mit sogenanntem UV-C-Licht bestrahlen. Dies sind ultraviolette Strahlen mit einer extrem kurzen Wellenlänge zwischen 100 und 280 Nanometer. Sie kommen auf der Erdoberfläche nicht vor, da sie in den obersten Luftschichten vollständig absorbiert werden. Deswegen haben Mikroorganismen keine Abwehrstrategie gegen sie entwickelt und sind ihrer schädigenden Wirkung voll ausgesetzt: UV-C-Strahlen dringen in den Zellkern von Bakterien und Viren ein und zerstören deren Erbgut irreparabel. So können sich die Erreger nicht mehr vermehren und sterben ab.

Wie präzise können Anemometer messen?

Die Genauigkeit ist ein wichtiges Qualitätskriterium bei Anemometern. Hochwertige Geräte liefern Messwerte mit Abweichungen von maximal ±0.5 m/s (±2km/h oder ±1mph). Anders als in einem Windkanal ist die Windgeschwindigkeit im Freien nicht konstant. Hochpräzise Messungen sind deshalb nicht unbedingt notwendig. Eine Auswahl an Alternativen Luft- und Gasmessgeräten finden Sie hier.

Den Windmesser kalibrieren – so geht’s!

Um sicherzustellen, dass Ihr Anemometer zuverlässig und präzise misst, sollten Sie es regelmässig kalibrieren. Bei diesem Prozess wird die Genauigkeit der Messwerte überprüft und, wenn nötig, durch Anpassungen am Gerät wiederhergestellt. Dadurch können präzisere Messwerte erzielt werden, als normalerweise möglich gewesen wäre.

Da die Genauigkeit eines Anemometers mit der Zeit immer mehr abnimmt, ist es wichtig, es regelmässig kalibrieren zu lassen. Der Kalibrierungsfehler darf maximal 5 % betragen. Grössere Abweichungen können zu folgenschweren Messfehlern führen.

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