Sommerakademie 2018 Grundlagen der Energiewirtschaft. Wind - Onshore, Offshore, Kraftwerkstypen, Techniken Dr. Wolfgang Dierker & Marie Lange

Transkript

1 Sommerakademie 2018 Grundlagen der Energiewirtschaft Wind - Onshore, Offshore, Kraftwerkstypen, Techniken Dr. Wolfgang Dierker & Marie Lange 1

2 Agenda 1. Einführung 2. Entwicklung Windkraft in Deutschland 3. Technik & Funktionsweise 4. Kraftwerkstypen 5. Trends 6. Gesellschaftliche Akzeptanz 7. Fragen & Antworten August

3 Wer ist General Electric Deutschland? Rund Beschäftigte Über 50 Standorte +500 Mio. Investitionen in den letzten 12 Monate Mit allen 8 Geschäftsbereichen vertreten August

4 Ausgewählte Projekte Wind Onshore GE Nennleistung 5,3 MW Rotordurchmesser 158 m für schwache und mittlere Windstandorte optimiert Herstellung in Niedersachen August

5 Ausgewählte Projekte Wind Offshore Deutscher Windpark Merkur: 396 MW 66 Anlagen Haliade 150-6MW Installation der Windturbinen voraussichtlich im September 2018 abgeschlossen August

6 Brutto-Zubau in GW Kumuliert in GW Installierte Onshore-Windleistung in Deutschland Zubau [GW] Kumuliert [GW] Destatis August

7 Installierte Leistung der Bundesländer [in MW] Je windhöffiger der Standort, desto höher der Stromertrag Referenzertragsmodell soll dezentralen Ausbau von WEA ermöglichen Weiterhin werden vorwiegend Anlagen im Norden errichtet Agentur für Erneuerbare Energien August

8 Ausblick Windausbau in Deutschland ,3 81,5 85,5 70,5 90, , , ,8 23,2 0 Referenz 2017 Szenario A 2030 Szenario B 2030 Szenario C 2030 Szenario B 2025 Szenario B 2035 Wind Onshore [GW] Wind Offshore [GW] Bundesnetzagentur August

9 Bruttostromerzeugung 2017 [in %] Wasserkraft 3,1 Erdgas 13,2 Mineralölprodukte 0,9 Biomasse 6,9 Steinkohle 14,1 Kernenergie 11,7 Erneuerbare Energien 33 Photovoltaik 6,1 Windkraft 16,2 Braunkohle 22,5 Hausmüll 0,9 Destatis August

10 Stromgestehungskosten August

11 Komponenten der WEA Komponenten der Windenergieanlagen Die wesentlichen Bestandteile einer Windenergieanlage mit einer horizontalen Rotationsachse sind Rotor, Turm, Fundament und Maschinenhaus August

12 Fundament einer Onshore WEA sichert die Standfestigkeit der Windenergieanlage leitet alle Lasten in den Erdboden weiter Bei Windenergieanlagen an Land ist das Schwerkraftfundament am weitesten verbreitet Flachgründung und Tiefgründung je nach Bodenbeschaffenheit Die meisten Fundamente für Anlagen auf dem Festland sind Flachgründungen. Sie bestehen aus Beton und Stahl. Bei weichem Untergrund werden zusätzlich Pfahlgründungen eingesetzt (Abb. 1a) August

13 Fundament einer Onshore WEA August

14 Fundament einer Offshore WEA Das Fundament ist neben der Netzanbindung der Teil der Windkraftanlage, der sich am meisten in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht bei Onshore- und Offshore- Windenergieanlagen (OWEA) unterscheidet. Offshore-Fundamente können aus Beton sowie aus Stahlpfeilern oder Mehrbeinstrukturen bestehen. Welche Bauart des Offshore Fundamentes gewählt wird, hängt von vielen Faktoren ab. Wassertiefe, Strömung, Wellenhöhe und Eisgefahr sind die wesentlichen. Schwerkraftgründung Stahlpfeiler August

15 Fundament einer Offshore WEA August

16 Rotor einer WEA Die Nabe verbindet die Rotorblätter mit dem Rest der Maschine und überträgt die Leistung auf die Rotorwelle. Das Rotorblatt stellt die Hauptkomponente für die Umwandlung von Windenergie in mechanische Energie dar. Die Blattwinkelverstellung ist eine Leistungsbegrenzung bei hohen Windgeschwindigkeiten, die für alle WEA erforderlich ist, um eine Überlastung der Anlage zu vermeiden. Das Blattwinkelverstellsystem hat die Aufgabe die Blätter in die richtige Position zu stellen, aber auch die Blätter im Notfall in eine sichere Position zu bringen. Diese Notabschaltung muss, im Falle eines Netzausfalls, ohne Fremdenergie funktionieren August

17 Montage eines Rotors August

18 Generatorkonzepte für WEA August

19 Turm und Mast einer WEA Turm ist der größte und schwerste Teil einer WEA Macht zwischen 15 und 20% der Gesamtkosten einer WEA aus Höhe: standortabhängig Art des Turms: hängt von Anlagentyp, Nabenhöhe und Windstärke ab Stahlrohrturm Ein Stahlturm ist sehr schwer und wiegt bei einer Multimegawatt- Windkraftanlage von 60 bis 120 Meter Höhe zwischen 60 und 250 Tonnen Hybridturm Der Unterteil eines Hybrid-Turms besteht aus Stahlbeton, der obere aus Stahl. Sie werden hauptsächlich für hohe Türme eingesetzt, da sie das Transportproblem der großen Durchmesser der Unterteile aus Stahl umgehen und somit größere Nabenhöhen möglich machen August

20 Trendentwicklung Turmhöhen August

21 Starkwind vs. Schwachwind WEA extrem unterschiedliche Windbedingungen an den verschiedenen Standorten erfordern unterschiedliche Anlagentechnik An der Küste: i.d.r. Anlagen mit großen Leistungen und verhältnismäßig kleinen Rotordimensionen gebaut Im Mittelgebirge und in der Norddeutschen Tiefebene: Anlagen mit niedrigeren Leistungen und größeren Anlagendimensionen Differenzierung in Anlagen für Standorte mit besseren Windbedingungen (Starkwindanlagen) und Standorte mit weniger vorteilhaften Bedingungen (Schwachwindanlagen) lässt sich in der durchschnittlichen spezifischen Leistung pro Quadratmeter Rotorfläche für die jeweiligen Windzonen wiederfinden sowie anhand der unterschiedlichen Entwicklung der Turmhöhen erkennen August

22 Starkwind vs. Schwachwind WEA August

23 Windzonen in Deutschland August

24 Kosten einer WEA Herstellungskosten sind in den letzten Jahren stark gesunken Preis für die Herstellung, die Montage und den Aufbau einer Windkraftanlage, wird pro Kilowatt installierter Leistung errechnet Der Preis pro Kilowatt: Anfang der 90er Jahre = 1260 Euro bis 2004 = 890 Euro Mittlerweile sind die Preise für Windkraftanlagen noch weiter gesunken. Zusätzliche Kosten: Kabeltrasse Umspannwerk BImSchG Gebühren ca ,- EUR je km ca ,- EUR ca ,- EUR je MW Zuwegung und Kranstellplatz ca ,- EUR/km (Zuwegung) + 24,- EUR/qm Vermessungskosten ca ,- EUR je WEA Rodung und Wiederaufforstung ca EUR je 4,5ha für Aufforstung Ausgleich Landschaftsbild ca ,- EUR je WEA August

25 Gesellschaftliche Akzeptanz Problem Herstellerlösungen visuelle Emissionen von WEA (Befeuerung, Schattenwurf) akustische Emissionen von WEA (Schall) Wirkung auf das Landschaftsbild Artenschutzbedenken (V ogel-/fledermausschutz, insbesondere bei Windenergienutzung in Wäldern) Entwicklung von bedarfsgerechten Nachtlichtkennzeichnungssystemen Fortschreitende Anlagenentwicklung ermöglicht immer leisere WEA Im Vergleich mit anderen Energieträgern müsste Wirkung von WEA positiver sein Vogelradar und damit verbundene bedarfsgerechte Abschaltung der WEA -5m August

26 Gesellschaftliche Akzeptanz BDEW Energiemonitor August

27 Wirkung auf das Landschaftsbild Atomkraftwerk Kohlekraftwerk August

28 Wirkung auf das Landschaftsbild Freifläche PV Windpark August

29 Kontakt Wolfgang Dierker National Executive GE Germany & Austria EUREF-Campus-12, Berlin Marie Lange Sales Manager GE Renewable Energy Holsterfeld 16, Salzbergen August