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Experimental investigation of a windthermal demonstrator with friction based direct wind-to-heat conversion

Bremer, Mark und Neumeier, Malte und Bagdahn, Alexander und Campos Fernandez, Carlos und Holtorf, Jannik Okke und Coners, Simon und Gentner, Christoph und Dyck, Alexander (2026) Experimental investigation of a windthermal demonstrator with friction based direct wind-to-heat conversion. Energy Reports. Elsevier. ISSN 2352-4847.

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Kurzfassung

This experimental investigation delves into the prospective application of windthermal energy, the direct conversion of wind turbine rotational energy into heat. Therefore, we developed, constructed, and validated a friction-based windthermal demonstrator that consists of a wind turbine and a thermal platform with a hydrodynamic retarder. This paper explains the experimental arrangement of the demonstrator and analyses exhaustively the thermal platform's dynamics, its heat generation performance and auxiliary systems. In a two-step approach, we conducted motor-driven preliminary experiments to validate and optimize the experimental set-up, and then we conducted wind-turbine-driven main experiments. The results confirm that the demonstrator can effectively capture heat from wind energy, with a peak-load of 8 kW and an overall system efficiency of 8.73 %. Besides this low efficiency, we identified challenges like off-design behavior of the hydrodynamic retarder and operational temperature constraints. The efficiency could be improved by optimizing the retarder, refining the shaft system, and enhancing the insulation. Considering these optimization approaches, the demonstrator shows that windthermal energy could potentially contribute to a sustainable heat generation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220559/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experimental investigation of a windthermal demonstrator with friction based direct wind-to-heat conversion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bremer, Markmark.bremer.93 (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neumeier, MalteMalte.Neumeier (at) plenum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bagdahn, Alexanderalexander.bagdahn (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-6180-9047NICHT SPEZIFIZIERT
Campos Fernandez, Carloscarlos.campos.f (at) gmx.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holtorf, Jannik OkkeJannik.Holtorf (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Coners, Simonconers (at) gmx.netNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gentner, ChristophChristoph.Gentner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9821-2559NICHT SPEZIFIZIERT
Dyck, AlexanderAlexander.Dyck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5010-8226NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2026
Erschienen in:Energy Reports
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:Elsevier
ISSN:2352-4847
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Friction-based windthermal energy, direct wind-to-heat conversion, windthermal demonstrator, renewable energy, hydrodynamic retarder, energy breakdown, technical report
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HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Photovoltaik und Windenergie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Sichere Systeme und System Engineering
Institut für Technische Thermodynamik > Energiesystemintegration
Institut für Vernetzte Energiesysteme
Hinterlegt von: Bagdahn, Alexander
Hinterlegt am:08 Dez 2025 15:14
Letzte Änderung:08 Dez 2025 15:14

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