vertikale Kleinwindkraftanlagen

Transkript

1 Themenübersicht 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 2. Vor- und Nachteile gegenüber horizontalen Windkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz Folie 1

2 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 1.1 maßgeblichstes Unterscheidungsmerkmal = die Ausrichtung der Rotorachse horizontal vertikal Folie 2

3 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 1.2 Windaufnahme Folie 3 Leeläufer (Wind von hinten) Luvläufer (Wind von vorn) Wind aus allen Richtungen

4 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 1.2 Windgeräusche Folie 4 Geräusche an der Flügelspitze lauter als in Generatornähe Geräuschverteilung gleichbleibend niedrig

5 2. Vor- und Nachteile gegenüber horizontalen Windkraftanlagen Vorteile keine Windnachführung notwendig keine Gondellagerung notwendig keine Schleifkontakte notwendig geringe Geräuschentwicklung gute Ausnutzung von turbulentem Wind Betrieb auch bei Schräglage Vorteile theor. max. Wirkungsgrad von η = 0,59 geringe mech. Beanspruchung der Rotorblätter hohe Drehzahlen = kleiner Generator Folie 5

6 2. Vor- und Nachteile gegenüber horizontalen Windkraftanlagen Nachteile theor. max. Wirkungsgrad von η 0,40 hohe mechanische Beanspruchung der Rotorblätter geringe Drehzahlen = großer Generator aufwändige Blattbefestigung Nachteile Windnachführung & Gondellagerung notwendig Schleifkontakte notwendig sehr hohe Geräuschentwicklung meist zusätzliche Mechanik zur Leistungsbegrenzung notwendig schlechte Ausnutzung von turbulentem Wind Folie 6

7 3. das Prinzip der Vertikalläufer Folie 7

8 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.1 das Prinzip der Vertikalläufer Darrieus-Rotor/H-Rotor Darrieus-Rotor Der Darrieus-Rotor wurde von dem Franzosen George Darrieus erfunden und 1931 in den USA patentiert. Der Darrieus-Rotor ist ein Auftriebsläufer mit vertikaler Rotorachse. Die Bogenform der Rotorblätter folgt einer Kettenlinie, damit sie unter der Zentrifugalkraft im Betrieb keinem Biegemoment ausgesetzt sind. Folie 8

9 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.1 das Prinzip der Vertikalläufer Darrieus-Rotor/H-Rotor H-Rotor Eine Bauform des Darrieus-Rotors ist der H-Darrieus-Rotor, der ihm im aerodynamischen Prinzip gleicht, aber gerade anstatt bogenförmiger Blätter hat. Es wird nur der effektivste Teil eines Darrieus-Rotor verwendet. Der obere und untere Teil wird quasi abgeschnitten. Folie 9

10 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Herausforderung 1. Optimierung des Anlaufverhaltens Aufgrund ihres geringen Anfangsmomentes laufen H-Rotoren erst bei 4 5 m/s selbsttätig an. Die Lösung: Durch leichtes Verwinden der Rotorblätter um die Rotorachse lässt sich das Anlaufmoment steigern. Durch Reduzierung der Generatorreibung wird das notwendige Startmoment verkleinert. Durch eine aerodynamische Gestaltung der Rotorblattbefestigung werden Reibungsverluste minimiert. Folie 10

11 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Herausforderung 2. Optimierung der Konstruktion Um die Marktfähigkeit der Kleinwindkraftanlage sicherzustellen müssen die Herstellungskosten so gering wie möglich ausfallen und gleichzeitig die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Verschleiß erfüllen. Die Lösung: Durch eine Konstruktion aus möglichst wenig Einzelteilen, die mit gängigen Produktionsverfahren einfach herzustellen sind, lassen sich Produktionskosten minimieren. Durch Verwendung hochwertiger Materialien lassen sich robuste und langlebige Konstruktionen realisieren. Folie 11

12 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor September 2005 Hochschule Bremerhaven November 2005 Windkanal Airbus Folie 12

13 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Mai 2008 Windkanal WindGuard GmbH Juni 2008 Testfeld in Cuxhaven Folie 13

14 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Ergebnis der Twister Folie 14

15 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz Twister 300 seit 2010 in der Nähe der Neumayer-Station, Antarktis Folie 15

16 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz VERTIKON M seit November 2015 in Abu Dhabi Folie 16

17 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz Folie 17 Amperius VK 58 Versteigerung während der Messe New Energy 2014 in Husum

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fachvortrag Referent: Matthias Hesse (Stand Nr ) DeTec Vision GmbH Tormühle Zwischen den Toren Ellrich Tel.: Mobil: / Fax: info@detec-vision.de Internet: Folie 18