Steuerung von Kleinwindkraftanlagen. Dragomir Mitev

Transkript

1 Steuerung von Kleinwindkraftanlagen Dragomir Mitev

2 Windenergie Arten von Windturbinen Bestimmung der maximalen Leistung von WKA Die Elemente einer Kleinwindkraftanlage Art und Weise der Anbindung Die Auswahl des richtigen Konzeptes Ankopplung Installierte Leistung von KWKA und Prognosen bis 2020 Technische Spezifikation Mathematische Beschreibung 2

3 Wenn ganz viele Luftteilchen in eine Richtung strömen, dann nennen wir das Wind. In der Natur ist die Sonne für den Wind verantwortlich. Die Sonne erwärmt einen Teil der Luft. Die warme Luft dehnt sich aus, wird leichter und steigt auf. Aus kühleren Regionen mit mehr Luftteilchen strömt Luft nach. Es gibt Wind. 3

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5 Beim Bewegen der Luftmassen werden nicht nur die Kräfte Fp (Kräfte auf Grund der Druckdifferenz) benutzt, sondern auch die sogenannte Corioliskraft Fc. 5

6 Durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit Die vorherrschende Windrichtung 6

7 Augenblickliche Geschwindigkeit in m/s Durchschnittliche Geschwindigkeit für eine bestimmte Zeit Häufigkeit des Windes. Dies sind die Gesamtzahl der Stunden (Monat, Jahr), in dem der Wind mit einer bestimmten Geschwindigkeit bläst. Vorherrschende Windrichtung (Tag, Nacht, Monat, Jahr). Zurück 7

8 Widerstandsläufer Auftriebsläufer Windturbinen, kombiniert 8

9 o Widerstandsläufer,( N ) 9

10 Auftriebsläufer 10

11 Windturbinen mit horizontaler Achse Windturbinen mit vertikaler Achse 11

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13 Windenergieanlagen mit horizontaler Achse Windenergieanlagen mit einer horizontalen Drehachse werden in der Stellung des Rotors zum Turm in Lee- und Luvläufer unterschieden: beim Leeläufer läuft der Rotor in Windrichtung hinter dem Turm. beim Luvläufer läuft der Rotor in Windrichtung vor dem Turm. 13

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16 Der Savonius-Rotor Darrieus Rotor H Rotor 16

17 Windenergieanlagen mit vertikaler Achse - Der Savonius-Rotor ist wegen seines einfachen Aufbaus der bekannteste Rotor mit vertikaler Achse - Er kann maximal 15 Prozent der kinetischen Energie des Windes entnehmen. - Diese Anwendungen sind zum Beispiel kleine Pumpenanlagen, drehende Werbungen, Lüfter auf Lieferwagen oder Spielzeuge. Der Savonius-Rotor 17

18 15% 18

19 PT Leistung der Turbine, (W) Cp Leistungsbeiwert, (%) 19

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21 Zurück 21

22 Legende 1. Windstille v=0 m/s 2. Windgeschwindigkeit unterhalb der Einschaltwindgeschwindigkeit 3. Einschaltwindgeschwindigkeit /Cut-in speed. v 3m/s 4. Nennwindgeschwindigkeit 5. Nennleistung - Vollastbereich v>12m/s (konstante Rotor- & Generatordrehzahl) 6. Abschaltwindgeschwindigkeit / Cut-out speed 7. Überlebenswindgeschwindigkeit 22

23 1. Standortbedingungen 2. Windverhältnisse - Windenergie - Ertrag 3. Genehmigung 4. Stromnutzung 5. Anlagentyp und -größe Zurück 23

24 Flügel Windfahre Endstückstange Schleifringe Drehkörper Flansch Nabe Nasenkegel 24

25 Passive Systeme - Windfahne, Flügelrosetten Aktive Systeme 25

26 Drehmoment-Generator mechanische Bremsen Nabe für Rotorblätter Azimutantrieb 26

27 Verdrehbare Blattspitze Klappe im Flügel Aufklappbare Endscheibe 27

28 Zurück 28

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30 Zurück 30

31 Netzparallelbetrieb 31

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35 1. Landwirtschaft, Gartenbau, Obstbau-, Forstwirtschaft 2. Einkaufszentren 3. Autohäuser und Tankstellen 4. Industrie - Gebäude und/oder Freifläche 5. Öffentliche Gebäude, Plätze, Grünflächen 6. Einfamilien-, Mehrfamilien-, Wochenendhäuser 35

36 Vor allem beim Einfamilienhaus im Wohngebiet, welches von anderen Gebäuden umgeben ist, sollte man die Installation einer Windturbine sorgfältig prüfen. 36

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39 Anlage ohne Regeleingriffe 39

40 Anlage mit varialer Drehzahl und konstanter Ausgangsfrequenz 40

41 Anlage mit Fliehkraftregler 41

42 Anlage mit elektrohydraulischer Drehzahlregelung Zurück 42

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53 Dela Rotor 53

54 Dela Rotor Zurück 54

55 Relative Häufigkeit Energieertrag Die Leistung der WKA Jahresenergieertrag 55

56 relative Häufigkeit h (-) Ausgangsdaten Daten der WKA Typ der WKA Leistungsbeiwert % Rotorfläche m Einschaltwindgeschwindigkeit m/s Ausschaltwindgeschwindigkeit m/s Nennwindgeschwindigkeit m/s Nennleistung W Propelerfläche (Ap) m^2 0,07 0,08 0,12 Preis 0,06 0,07 0,1 0,06 0,05 Preis 0,08 0,05 HY600 HY1000 HY3000 0,04 /kwh /kwh /kwh 0,04 0,06 0, , , , , , , , , ,03 0,03 0,04 0,02 0,02 Berechnung 0,01 0,02 0 Mittlere Wingeschwindigkeit Vm;(m/s) Vm=12m/s Vm=10m/s 7m/s Histogramm der rel.häufigkeiten und math. Haufigkeitsverteilung Windgeschwindigkeit v (m/s) Zurück 56

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58 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT 58