«VERTICAL SKY» OPTIMALE WINDKRAFT IN DER MEGAWATT-KLASSE FÜR DEZENTRALE ENERGIEMÄRKTE SWISS DIGITAL PRODUCT INNOVATION SYMPOSIUM: 18.

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1 «VERTICAL SKY» OPTIMALE WINDKRAFT IN DER MEGAWATT-KLASSE FÜR DEZENTRALE ENERGIEMÄRKTE SWISS DIGITAL PRODUCT INNOVATION SYMPOSIUM: SIMULATIONSBASIERTE ENTWICKLUNG DER ERSTEN SKALIERBAREN VERTIKALACHSEN-WINDTURBINE 18. APRIL

2 BUSINESS CASE VON AGILE WIND POWER AG (AWP) / Um Klimaziele zu erreichen, müssen erneuerbare Energien wachsen. Dies erfordert eine stärkere Dezentralisierung. Energieerzeuger und -Verbraucher rücken örtlich näher zusammen. Erneuerbare Energiesysteme nähern sich Industrie- und Wohngebieten. / Im dezentralen Energiemarkt ist die besonders wirtschaftliche Windenergie eine wertvolle Ergänzung zu anderen Erneuerbaren. Im Weltmarkt gewinnt die Dezentralisierung der Windenergie an Bedeutung. Prognosen erwarten den Bau von tausenden von Anlagen. / Konventionelle Horizontalachsen-Windturbinen (HAWT) eignen sich heute nur begrenzt für die verteilte Energieerzeugung. Sie sind entwickelt und optimiert für die Energieerzeugung in Windparks. / Vertikalachsen-Windturbinen (VAWT) versprechen hier ökonomische und ökologische Vorteile, scheiterten in der Vergangenheit aber stets aus guten Gründen. Eine wirtschaftliche und zuverlässige Nutzung schien unmöglich. / Agile Wind Power (AWP) hat eine Lösung entwickelt, um VAWT erstmals wirtschaftlich zu skalieren und sie für eine zuverlässige kommerzielle Stromerzeugung zu nutzen. / AWP untersuchte den Einfluss und die Effekte einer permanenten und kontinuierlichen (Echtzeit-)Pitchsteuerung der Rotorblätter während der Rotation des vertikalen Rotors. / Das Ergebnis «Vertical Sky» ist eine patentierte, grundsätzlich neue Technologie für die Nutzung von Windenergie mit zusätzlichen Vorteilen. 2

3 MOVIESPOT Link zum Image-Video 3

4 VERTICAL SKY HERAUSFORDERUNGEN Pitchsteuerung/ Regelung Aerodynamik Parasitäre Verluste Eigenfrequenz Fertigung Aufbau Mechanische Belastungen Wirtschaftlichkeit 4

5 VERTICAL SKY APPROACH Fix Pitch - Hohe Schnelllaufzahl Hohe TSR = hohe Umfangsgeschw. à kleiner AoA Hohe TSR à schlankere Rotorblätter à Festigkeitsproblem Hohe TSR à hohe Zentrifugalkräfte à Festigkeitsproblem Hohe TSR à hohe parasitäre Verluste (Arme) à tiefer Wirkungsgrad Hohe Tangentialgeschwindigkeit à mehr Lärm Kein Pitchmechanismus notwendig Pitchsteuerung AoA mit Pitchsteuerung unabhängig von TSR einstellbar Betrieb bei tiefer TSR ohne Wirkungsgradeinbusse möglich Tiefe TSR = grössere Sehnenlänge Rotorblätter à weniger Festigkeitsprobleme Tiefe TSR = kleine Zentrifugalkraft à weniger Festigkeitsprobleme Tiefe TSR = weniger parasitäre Verluste (Arme) à hoher Wirkungsgrad Tiefe Tangentialgeschwindigkeit à weniger Lärm Zusätzlicher Mechanismus notwendig 5

6 VERTICAL SKY SIMULATIONSBASIERTES DESIGN Bestimmung TSR und Sehnenlänge mittels DMSM Berechnung der Eigenfrequenz mittels FEM Überprüfung des Wirkungsgrades sowie der Lasten mittels CFD Bestimmung der Lasten gemässs IEC Norm anhand DMSM Auslegung der Komponenten sowie der Konstruktion Festigkeitsberechnung mittels FEM Regelungskonzept 6

7 VERTICAL SKY PITCH REGELUNG Pitchregelung als zentrales Element Durch die vorgegebene Pitchkurve wird die Drehzahl, die Leistung sowie die Lasten auf den Rotors beeinflusst à der Pitchantrieb muss der vorgegebenen Pitchkurve möglichst präzise folgen Herausforderungen: Der Pitchwinkel ändert laufend Leistungsbegrenzung infolge Wirtschaftlichkeit à Schleppfehler falls Pitchantrieb am Anschlag Verzögerte Messung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung Wärmeabfuhr Überprüfung der Regelung auf dem Prüfstand (Soll- Ist- Pitchkurve) Prüfstand Wärmeentwicklung am Torquemotor 7

8 VERTICAL SKY EINZIGARTIGE VORTEILE Vertical Sky bietet einzigartige und signifikante Vorteile: / Hohe Umweltverträglichkeit / Hohe Ästhetik / ruhiges Erscheinungsbild und exzellente Integration in die Landschaft, kleinerer Schattenwurf / Nahezu keine hörbaren Lärmemissionen (<40 db(a) im Abstand von 100 Metern) / Vertikaler Rotor verringert das Risiko für Vögel und Fledermäuse / Geringe Eisauswurfweite durch langsame Drehzahl (Umfangsgeschwindigkeit <100 km / h) / Einfacher vereinbar mit der Luftfahrt dank besserer Befeuerung und geringerem Radarecho / Gute Öko-Bilanz aufgrund des Materialeinsatzes / Logistische Vorteile / Kleine und leichte Bauteile ermöglichen einfacheren Transport / Vereinfachte Montage dank Selbstaufbau-System: kein Schwertransport und keine grossen Spezialkrane erforderlich / Einfache Erschliessung auch bei unwegsamem Gelände / Neue Einsatzgebiete an ökologisch anspruchsvollen Wind-Standorten / Weniger Platzbedarf / Relativ schmaler Rotor ermöglicht höhere Raumausnutzung / Höhere Verdichtung von Windparks, da besseres aerodynamisches Nachlaufverhalten / Hohe Wirtschaftlichkeit / Optimale Energieausbeute dank real-time pitch-gesteuerten Rotorblättern (Leistungsbeiwert cp > 0.4) / Effiziente Nutzung der Windenergie auch an Standorten mit stark wechselnder Windrichtung und -geschwindigkeit / Tiefe Betriebs- und Wartungskosten dank durchdachter Betriebs- und Wartungsergonomie / Kostensenkung dank Skalierungspotenzial Die patentierte Technologie von AWP ist perfekt positioniert für den weltweit schnell wachsenden verteilten Windenergiemarkt. AWP ist mit Vertical Sky in einer Vorreiterstellung. 8

9 VERTICAL SKY ANLAGENDETAILS Aufbaukonzept ohne Spezial-Kran Maschinenhaus und Rotor Link zur virtuellen Installation Link zum virtuellen Rundgang 9

10 VERTICAL SKY BEREIT FÜR PILOTANLAGE 10

11 IMPRESSUM UND KONTAKT Agile Wind Power AG Im Schörli 3 CH-8600 Dübendorf Tel Fax Kontakt: Patrick Richter, CEO Hinweise/Disclaimer: Das Dokument wurde im April 2018 erstellt. Der Inhalt dieses Dokuments dient ausschließlich zu Informationszwecken und kann jederzeit und ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Obwohl dieses Dokument mit grösstmöglicher Sorgfalt erstellt wurde, wird für jegliche Schäden keine Haftung übernommen. 11