Mowian Modulare Windkraftanlage

Transkript

1 Willkommen Mowian Modulare Windkraftanlage Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik (ISTA) Prof. Dr.-Ing. P.U. Thamsen Institut für Energie- und Automatisierungstechnik Fachgebiet Elektrische Antriebstechnik Prof. Dr.-Ing. U. Schäfer Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 1

2 Projektidee Kostenreduzierung von getriebelosen Windkraftanlagen Nicht ein einziger Generator mit Getriebe und Rotor ist für die gesamte Energieerzeugung einer Anlage verantwortlich, sondern Viele, kleine Turbinen, welche ein Turbinenfeld bilden. Kein Getriebe notwendig Massenfertigung der Rotoren Geringe Massen der Generatoren Geringe Massen Rotoren geringere Materialkosten (Gondel inkl. Rotor) freie Skalierbarkeit Hohe Verfügbarkeit Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 2

3 Projektablauf Projektbeginn: 1. August Meilenstein: Festlegung des Rotor- und Generatorkonzepts 2. Meilenstein: Experimentelle Validierung der Einzelturbine und des Generators 3. Meilenstein: Validierung des Turbinenfelds abgeschlossen Projektende: 31. Sep.2012 Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 3

4 Mowian-Turbine starre Rotorblatt- Nabenanbindung Winglets Spinner Generator Generatorkühlung Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 4

5 Experimentelle Validierung Windkanal Windkanal der TU Berlin Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 5

6 Experimentelle Validierung Generator Ziel: Zusammenschaltung vieler Windenergiegeneratoren mit zugehöriger Leistungselektronik Turbine Reihenschaltung von Modulen PMSM Aktiver Gleichrichter Turbine Parallelschaltung von Modulen PMSM Aktiver Gleichrichter - Permanenterregte Synchronmaschine (DC) - Aktiver Gleichrichter - Gleichspannungsniveau 220/230V - Regelung drehzahlvariabler Betrieb Udc Udc Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 6

7 Experimentelle Validierung Freifeld I Kaiser-Wilhelm-Koog Testgelände des Germanischen Lloyd / Garrad Hassan September 2011 Prototypen Maßstab 1:1 Validierung Einzelturbine, Interaktion mit zweiter Turbine, Akustikmessungen Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 7

8 Experimentelle Validierung Freifeld II Kaiser-Wilhelm-Koog Testgelände des Germanischen Lloyd / Garrad Hassan September 2012 Prototypen Maßstab 1:1 Validierung Turbinenfeld Einzelturbine, Einzelturbine in Interaktion, 14 Klappung Akustikmessungen Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 8

9 Experimentelle Validierung Freifeld II Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 9

10 Bezugsflächen Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 10

11 Ergebnisse Einzelturbine Interaktion eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 11

12 Ergebnisse Einzelturbine Interaktion Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 12

13 Ergebnisse Turbinenfeld Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 13

14 Fazit Fazit eine modulare Windenergieanlage kann die optimistischen Annahmen hinsichtlich des Leistungsbeiwertes erfüllen. Fazit Masse der Einzelturbine ca. 5 kg, Nennleistung des Generators P N,elektr = 500W möglich (v N =11 m/s) 10 kg/kw oder 10 t/mw. Herkömmliche 2 MW-Anlagen besitzen Gondelgewichte von 40 bis 55 t/mw Fazit Optimierungspotenzial ist sowohl in der Rotorgeometrie, der Gestaltung des Turbinenfeldes und im Generatorwirkungsgrad vorhanden. Fazit Das Projekt beschäftigte sich ausschließlich mit der Validierung des Turbinenfeldes. Eine komplette modulare WEA, die kostengünstiger ist, als herkömmliche Windenergieanlagen, scheint möglich. Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 15

15 ...vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. D. Naumann Folie 16