Dokumentation Einordnung von Windenergieanlagen im urbanen Bereich

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1 Dokumentation Einordnung von Windenergieanlagen im urbanen Bereich Bearbeiter: Klaus Nauber Industriedesign Teilzeitstudium Gutachter: Prof. Frithjof Meinel Lehrstuhl Industriedesign Dipl.-Des. Detlef Lewandofski Lehrstuhl Industriedesign Dipl.-Psych. Michael Fischer Lehrstuhl Designwissenschaften Burg Giebichenstein Hochschule für Kunst und Design Halle Saale WS 2005 /

2 Windenergieanlagen für den urbanen Raum Warum? - steigende Energiekosten - Unabhängigkeit von Energieversorgern - Einnahmequelle durch Einspeisung von Elektroenergie ins öffentliche Netz Probleme: - mangelnde Akzeptanz allgemein (allem Neuen gegenüber, Verspargelung der Landschaft, Naturzerstörung...) - mögliche Beeinträchtigung der Nachbarn (Lärm, Optik, Schattenwurf, Stroboskopeffekt...) Standorte: Selbstverständlich eignet sich nicht jeder Standort zur Aufstellung einer Windenergieanlage. Zunächst einmal muss sichergestellt sein, dass auch wirklich genug Wind vorhanden ist um eine Anlage gewinnbringend zu betreiben. Des Weiteren ist die Beeinträchtigung von Nachbarn, Anwohnern und Hausgenossen so gering wie möglich zu halten. Untersuchungen mit Horizontalwindkraftanlagen haben nachgewiesen, dass direkter bewegter Schatten und auch allein die ständige Sichtbarkeit eines bewegten Objektes störend wirkt. Hier kommt uns zugute, dass die Vertikalrotoren eine wesentlich schlankere Silhouette besitzen und dass ihr Schattenwurf weit weniger bewegt ausfällt wie bei den Horizontalrotoren. Dennoch muss beachtet werden, dass die Anlage nicht in direktem Blickkontakt zu bewohnten Bereichen aufgestellt werden sollte und dass der geworfene Schatten nicht auf gegenüber liegende Fassaden fällt. Daraus ergibt sich, dass weniger belebte Bereiche wie Gewerbegebiete, Verkehrsanlagen, Brachflächen oder Randlagen zbsp. an Grünanlagen besser geeignet wären. Aufgrund der Verlangsamung der Windgeschwindigkeit in Bodennähe ist ein möglichst hoher Standort zu empfehlen. 2

3 Die dichte Gründerzeitbebauung mit bewegter Dachlandschaft ist sicher weniger geeignet. Auch ist an eine Dachmontage bei hölzernen Dachstühlen nicht zu denken. Aus der Umgebung herausragende Solitärbauten bzw. gruppen bieten günstigere Windverhältnisse. 3

4 Integration am Gebäude Vorteile: - Die Integration von Windenergieanlagen an vorhandenen Gebäuden erspart eine separate Mastkonstruktion. - Nutzung der windbeschleunigenden Wirkung des Tunneleffekts zbsp. zwischen zwei hohen Gebäuden. zu Beachten: - Schattenwurf / Blickfeld - Statische Voraussetzungen des Gebäudes - Fassaden mit einer stark bewegten Oberfläche (Rauhigkeit) wirken eher ungünstig. Seitliche Anbringung: - Es ist zu Beachten, dass die Montage auf der Seite der Hauptwindrichtung erfolgt und nicht das Gebäude selbst für einen Windschatten sorgt. Längerfristige Tests der Windbedingungen sind empfehlenswert. Die Firma Tassa bietet dies im Vorfeld des Erwerbs einer Anlage an. - Die seitliche Anordnung ist unproblematischer, da im Dachbereich umständliche Fußkonstruktionen mit Dichtungsschwierigkeiten einhergehen. - Man kann die von der Fassade abgeleitete Luftströmung an den Eckbereichen nutzen und hat damit eine größere angeströmte Fläche zur Verfügung. - Bei den in Frage kommenden Bauten befinden sich häufig schon technische Einrichtungen wie Mobilfunkanlagen oder Satellitenempfangsanlagen auf dem Dach, die bei seitlicher Montage nicht beeinträchtigt werden. Günstig: - Solitärbauten die deutlich aus der umgebenden Bebauung heraus ragen, massiv gebaut sind und deren Schatten auf unbewohntes Terrain fällt. - Technische Bauten wie Schornsteine und vorhanden Mastanlagen (Strommaste, Sendemaste...) 4

5 System Explosionsdarstellung der Systembestandteile am Beispiel einer Anlage mit drei Rotoren 5

6 Rotor - Aluminiumkonstruktion: Flügel als Stranggussprofil, preiswerte Fertigung, Rotorkreuz (Kranz) Aluminiumblech in Form gepresst, Verbindung über Lagerblock, Verschraubung mit Rotorkreuz und Flügel - Flügel parallel zur vertikalen Achse, da günstiger Wirkungsgrad Anschlusskonstruktion - universelle Gitterkonstruktion aus Stahlrohrprofilen, Verbindungsstücken und Anschlusselementen, alle Teile feuerverzinkt - leichtes Gitterfachwerk aus Stäben - Verzicht auf Seilabspannungen aus statischer Sicht, Seilkonstruktionen benötigen eine erhöhte Vorspannung um mit den zu erwartenden dynamischen Lasten klar zu kommen, was zu höheren Kräften in den Anschlusspunkten geführt hätte, die von einer vorhandenen Konstruktion sicher nicht aufgenommen werden könnten. - vordefiniert für Wand- und Eckmontage, aber ohne Probleme Anpassbar an örtliche Erfordernisse zbsp. Schornstein oder Mastmontage - logisches System, wenig Knotenpunkte, wenig Anschlusspunkte - nur bei massiver Bauweise (Mauerwerk, Stahlbeton, Stahlskelettbau, Plattenbauten) einsetzbar, Fachwerkhäuser, besonders im Altbau wenig eher ungeeignet 6

7 Ober Anschluß der Abhängung, Anschluß Abhängung/Kragarm, Wandanschluß des Kraggestells Angeboten wird ein universelles System, mit dem auf möglicht viele zu erwartende Einsatzaufgaben reagiert werden kann. - 3 Rotorgrößen (Flügellänge: 1,5m, 2m und 3m, Standardrotordurchmesser 2m) - Wand oder Eckmontage - Sonderanschlüsse, wie an einem Schornstein, möglich - beliebig addierbar 7

8 Doppelrotor, Dreifachrotor, Viererkombination und Sechserpack - aufgrund der Verwendung von Stranggußprofilen auch Anpassungen der Flügellänge möglich, so kann auf zbsp. auf die Geschoßhöhe Bezug genommen werden) - An einem Generator werden oben und unten je ein Rotor montiert, beliebige Additionen sind in dem Prinzip möglich. - Standardkonfigurationen: 2, 4, Sonderkonfigurationen durch starre Kopplung zweier Generatoren möglich ( 3 Rotoren, 5...) Anschlussdetails der Flügel-Tragsternverbindung und der Anschlussstücke der Gitterkonstruktion 8

9 Das Generatormodul enthält den Generator und dessen Notbremssystem gekapselt in einer elipsoiden Ummantelung. Das kleinste Modul im Baukastensystem ist ein Generator mit zwei Rotoren, einem Ausleger und oberer und unterer Abspannung. Hier im Bild die Montage an einer Hausecke 9

10 Dreierkombi mit Wandanschluß Viererkombination mit 3m Flügelhöhe Blick von oben 10

11 Sechserkombination in Wandmontage an einem Treppenhaus (Rotorhöhe 2m) Sechserkombination in Eckmontage (Rotorhöhe 1,50m) 11

12 12

13 Schornsteinvariante, symmetrisch gedoppelt 13

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