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Adolf Bader
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1 Energie geht uns alle an! Fachvortrag vertikale Kleinwindkraftanlagen Referent: Matthias Hesse Herzlich Willkommen!

2 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

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

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

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

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

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

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.

9 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.

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

10 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.

Die Lösung: Durch leichtes Verwinden der Rotorblätter um die Rotorachse lässt sich das Anlaufmoment steigern.

11 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.

12 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.

13 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor September 2005 Hochschule Bremerhaven November 2005 Windkanal Airbus

14 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Mai 2008 Windkanal WindGuard GmbH Juni 2008 Testfeld in Cuxhaven

15 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor seit 2014 VERTIKON M Testfeld in Wremen

16 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Ergebnis der Twister

17 vertikale Kleinwindkraftanlagen 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz Twister 300 seit 2010 in der Nähe der Neumayer-Station, Antarktis Die Energiemesse April 2017

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

19 vertikale Kleinwindkraftanlagen 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz Amperius VK 58 Versteigerung während der Messe New Energy 2014 in Husum Die Energiemesse April 2017

20 Energie geht uns alle an! Fachvortrag vertikale Kleinwindkraftanlagen Referent: Matthias Hesse (Stand Nr. A4 im Außenbereich) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! DeTec Vision GmbH Tormühle Zwischen den Toren Ellrich Tel.: Mobil: Fax: info@detec-vision.de Internet:

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