Inhalt. 0 Fragebogen von Max Frisch

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1 Inhalt 0 Fragebogen von Max Frisch 1 Einleitung Windenergie im Jahr Energie- und Strombedarf Energiepolitische Instrumente der Regierungen Technologische Entwicklung 13 2 Aus der Geschichte der Windrader Windrader mit vertikaler Achse Windrader mit horizontaler Achse Von der Bockwindmiihle zur Westernmill Technische Neuerungen Beginn und Ende des Zeitalters der Windkraftnutzung im Abendland Die Zeit nach dem ersten Weltkrieg bis Ende der 60er Jahre Die Renaissance der Windenergie nach Die Physik der Windenergienutzung Windleistung Widerstandslaufer Auftriebsnutzende Windrader Vergleich von Widerstands- und Auftriebslaufer 45 3 Konstruktiver Aufbau von Windkraftanlagen Rotor Rotorblatt Nabe Blattwinkelverstellung Triebstrang Aufbau 74 Bibliografische Informationen digitalisiert durch

2 3.2.2 Getriebe Kupplungen und Bremsen Generatoren Hilfsaggregate und sonstige Einrichtungen Windrichtungsnachfuhrung Kuhlung und Heizung Blitzschutz Hebezeuge Sensorik Turin und Fundament Turm Fundament Fertigung Daten von Windkraftanlagen 113 Der Wind Entstehung des Windes Globale Windsysteme Geostrophischer Wind LokaleWinde Atmospharische Grenzschicht Bodennahe Grenzschicht Hohenprofil des Windes Turbulenzintensitat Darstellung der gemessenen Windgeschwindigkeiten im Zeitbereich durch Haufigkeitsverteilung und Verteilungsfunktionen Spektrale Darstellung des Windes Ermittlung von Leistung, Ertrag und BelastungsgroBen Ertragsabschatzung mit Hilfe der Histogramme von Windgeschwindigkeit und Turbinenleistung 150

3 7.2 Skalierungsregeln bei elektrischen Maschinen Anwendung der Skalierungsregeln auf eine Windturbine mit direkt getriebenem Generator Torsionsschwingungen im skalierten Triebstrang Grenzen des Skalierens - Wie grog konnen Windturbinen werden? 280 Strukturdynamik Dynamische Anregungen Massen-, Tragheits- und Gewichtskrafte Aerodynamische und hydrodynamische Lasten Transiente Anregungen aus Manovern und durch Storungen Freie und erzwungene Schwingungen von Windturbinen - Beispiele, Phanomenologie Turm-Gondel-Dynamik Blattschwingungen Triebstrangschwingungen Teilmodelle - Gesamtsystem Instabilitaten und weitere aeroelastische Probleme Simulation der Gesamtdynamik Modellbildung in Simulationsprogrammen Einsatz von Simulationsprogrammen Validierung durch Messungen 314 Richtlinien und Nachweisverfahren Zertifizierung Richtlinien zur Zertifizierung: IEC Richtlinie fur die Zertifizierung von Windenergieanlagen des Germanischen Lloyd Die "Guidelines for Design of Wind Turbines" des DNV Richtlinie fur Windenergieanlagen, Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise fur Turm und Griindung (DIBt-Richtlinie) Sonstige Normen und Richtlinien 319

4 9.1.6 Windklassen und Standortkategorien Lastfalldefinitionen Nachweiskonzepte Grenzzustand der Tragfahigkeit und das Konzept der partiellen Sicherheitsfaktoren Gebrauchstauglichkeitsnachweis Grundlagen des Betriebsfestigkeitsnachweises Beispielnachweis Stahlrohrturm - einachsiger Spannungszustand und isotropes Material Tragfahigkeitsnachweis, Nachweis Extremlasten Nachweis der Betriebsfestigkeit Gebrauchstauglichkeitsnachweis, Nachweis der Eigenfrequenz Nachweis der Rotornabe fur mehrachsigen Spannungszustand und isotropes Material Geometrische Auslegung Tragfahigkeitsnachweis - Verfahren der kritischen Schnittebenen Betriebsfestigkeitsnachweis - verfahrensabhangige Wohlerlinien Nachweis der Rotorblatter fur einachsigen Spannungszustand und orthotropes Material Konzept der zulassigen Dehnung zum Nachweis der Gurte Lokales Bauteilversagen Materialauswahl und Fertigungsverfahren Windpumpsysteme Charakteristische Anwendungen Bauarten windgetriebener Pumpen Zusammenwirken von Windturbine und Pumpe Sinnvolle Kombinationen von Windturbinen und Pumpen 353

5 Qualitativer Vergleich von Windpumpsystemen mit Kolbenund Rreiselpumpe Auslegung von Windpumpsystemen Ziel der Auslegung Wahl der Nennwindgeschwindigkeit fur die Auslegung Auslegung von Windpumpsystemen mit Kolbenpumpe Auslegung von Windpumpsystemen mit Kreiselpumpe Windkraftanlagen zur Stromerzeugung - Grundlagen Die Wechselstrommaschine (Dynamomaschine) Die Wechselstrommaschine (Dynamomaschine) im Inselbetrieb Erregungsarten, Innen- und AuBenpolmaschine Die synchrone Wechselstrommaschine (Dynamomaschine) im Netzparallelbetrieb Drehstrommaschinen Die dreiphasige Synchronmaschine Die Drehstrom-Asynchronmaschine Leistungselektronische Komponenten von Windkraftanlagen -Umrichter Steuerung, Regelung und Betriebsfiihrung von Windkraftanlagen Moglichkeiten auf den Triebstrang einzuwirken Aerodynamische Beeinflussungsmoglichkeiten Beeinflussung des Triebstrangs durch die Last Sensoren und Aktoren Regler und Regelsysteme Regelungsstrategie einer drehzahlvariablen Anlage mit Blattwinkelverstellung Zum Reglerentwurf 434 Anhang I 435 Anhang II 442

6 13 Anlagenkonzepte Netzeinspeisende Anlagen Das Danische Konzept: Asynchrongenerator zur direkten Netzeinspeisung Direkt einspeisender Asynchrongenerator mit dynamischer Schlupfregelung Drehzahlvariable Windkraftanlage mit Synchrongenerator und Umrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis Drehzahlvariable Windkraftanlage mit doppelt gespeister Asynchronmaschine und Umrichter im Lauferkreis Leistungskurven und Gesamtwirkungsgrade dreier Anlagenkonzepte - kleiner Vergleich Einzel- und Inselanlagen Batterielader Widerstandsheizung mit Synchrongeneratoren Windpumpsystem mit elektrischer Leistungsiibertragung Kleines Inselnetz Asynchrongenerator im Inselnetzbetrieb Verbundanlagen Wind-Dieselsystem mit Schwungradspeicher Wind-Dieselsystem mit gemeinsamer Gleichstromschiene Wind-Diesel-Photovoltaik Verbund (Kleinstnetz) Schlussbemerkung Betrieb von Windkraftanlagen im elektrischen Verbundnetz Das elektrische Verbundnetz Struktur des elektrischen Verbundnetzes Netzbetrieb Windkraftanlagen im elektrischen Verbundnetz Technische Anforderungen an den Netzanschluss Netzriickwirkungen Verhalten der Erzeugungsanlage am Netz 497

7 Eigenschaften von Anlagen-Konzepten im Netzbetrieb Planung, Betrieb und Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen Planung und Projektierung von Windparks Technische Planungsaspekte Genehmigungsrechtliche Aspekte Abschatzung der Wirtschaftlichkeit Bauund Betrieb von Windkraftanlagen Technische Aspekte von Aufbau und Betrieb von Windkraftanlagen Rechtliche Aspekte Wirtschaftlichkeit im Betrieb Einfluss von Nabenhohe und Anlagenkonzept auf den Ertrag Allgemeine Abschatzung des Jahresertrags mit idealisierter Anlage Offshore-Windparks Umweltbedingungen auf See Entwurfsanforderungen fur Offshore-Anlagen Windenergieanlage Tragstruktur und Installation auf See Netzintegration und Layout von Windparks Betrieb und Wartung Wirtschaftlichkeit 563 Stichwortverzeichnis 568