reech 2015/16 Windkraft Reglement Realisierungsphase Inhalt

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1 reech 2015/16 Windkraft Reglement Realisierungsphase Inhalt Abstract Ablauf Aufgabenstellung Bewertung Entwurf und Ausarbeitung Realisierungsfinale Kontakt und Teambetreuung Patent und Haftungsausschluss... 7 Anhang

2 Abstract reech renewable energy challenge e.v. schreibt einen zweiteiligen Wettbewerb aus (Konzeptphase und Realisierungsphase), dessen Ziel die Konzeptionierung und der anschließende Bau einer Kleinwindkraftanlage ist. Teilnehmen dürfen Teams von Studentinnen und Studenten. Im Wintersemester 2015/16 fand der erste Teil des Wettbewerbs statt, die Konzeptphase. Dessen Ziel war die Konstruktion einer Kleinwindkraftanlage. Die Anlagen dürfen eine Grundfläche von maximal 2 x 2 m haben und eine Höhe von 2,50m nicht überschreiten (Die genauen Maße finden sich unter 4. Aufgabenstellung ). Die Konzepte der Anlagen werden auf dem Konzeptfinale miteinander verglichen und von einer Jury bewertet. Die besten Teams werden mit Preisgeldern von insgesamt 1500 prämiert. Im diesem Sommersemester können alle Teams, die eine Abgabe in der Konzeptphase eingereicht haben, an der Realisierungsphase des Wettbewerbs teilnehmen. Infos zur Realisierungsphase Die Realisierungsphase ist der zweite Teil des Wettbewerbs (nach der Konzeptphase), dessen Aufgabenstellung darin besteht das in der Konzeptphase entworfene Kleinkraftwerk zu bauen. Dafür stellt reech allen teilnehmenden Teams ein zweckgebundenes Startkapital. Für alle Teams zusammen stellt reech 3000 zur Verfügung. Falls mehr Geld zur Realisierung nötig ist, sind die Teams angehalten, eigenständig Sponsoren zu finden. Alle Teams, die am Konzeptwettbewerb teilgenommen haben sind berechtigt an der Realisierungsphase teilzunehmen. Diese endet mit dem Realisierungsfinale, das voraussichtlich am 12. Juli 2016 stattfindet. Eine unabhängige Jury wird an diesem Tag die gebauten Kleinkraftwerke bewerten. 1. Ablauf Anmeldeschluss Eine Anmeldung für die Realisierungsphase ist bis zum 1.April möglich. Dafür sollen sich die Teams bei anmeldung@reech.net oder ihrem Betreuer melden. Weitere Informationen unter 2. Teilnahmebedingungen Realisierungsfinale Am voraussichtlich 12. Juli 2016 findet die Abschlussveranstaltung zu der Realisierungsphase des Wettbewerbs am KIT in Karlsruhe statt. Weitere Informationen unter 6. Realisierungsfinale 2

3 2. Aufgabenstellung Ziel Das Ziel der Realisierungsphase ist die Konstruktion einer Kleinwindkraftanlage, welche die Umwandlung von kinetischer Energie bewegter Luft in elektrischen Strom realisiert. Anwendungsgebiet Jede Anlage soll ein (oder mehrere) spezifische/s Anwendungsgebiet/e abdecken. Dies ist den Teams überlassen und muss herausgearbeitet werden. Die Anlage muss für Anforderungen in ihrem Einsatzgebiet ausgelegt werden. Hierzu zählen klimatische und andere Umwelteinflüsse, sowie Auswirkungen durch und auf den Menschen. Die Windverteilung ist zur besseren Vergleichbarkeit der Konzepte für alle Teams identisch und nicht an das spezifische Anwendungsgebiet gebunden. Windgeschwindigkeit Die Windgeschwindigkeitsverteilung wird durch eine Weibull-Verteilung festgelegt. Die Anlagen müssen einer Maximalbelastung von 15 m/s standhalten. Die häufigste Windgeschwindigkeit, auf die die Anlage ausgelegt werden sollte, beträgt ca. 3 m/s. Diese Windgeschwindigkeitsverteilung entspricht in etwa den Windverhältnissen in Bodennähe oder auf Dächern. Eine Verteilung der Windgeschwindigkeit in diesem Bereich findet sich im Anhang. Bauraum Der zu Verfügung stehende Bauraum ist ein Quader mit einer quadratischen Grundfläche von 2 x 2 m und einer Höhe von 2,50 m. In diesem Bauraum gibt es ein kreisrundes Windfenster (dort herrscht später der Luftstrom im Windkanal), welches zur Stromerzeugung genutzt werden darf. Das Windfenster hat einen Durchmesser von 1,40 m mit einem Mittelpunkt auf 1,60 m Höhe. Eine Skizze davon ist im Anhang zu finden. Befestigung im Windkanal Zur Befestigung der Anlage auf dem Boden des Windkanals ist ein Flansch mit vier gewindelosen Schraublöchern mit 11 mm Durchmesser vorgesehen. Er hat eine Grundfläche von 0,50 x 0,50 m. Die Löcher sind quadratisch im Zentrum des Flansches mit je 30 cm Abstand zueinander angeordnet. Der Flansch hat einen Abstand von 2 cm zum Boden und eine Dicke von 1 cm. Die genaue Geometrie des Flansches lässt sich dem Anhang entnehmen. Der Flansch muss nicht verwendet werden, falls das Team eine andere sichere Befestigungsmöglichkeit darlegt. Diese muss für die Realisierungsphase mit reech abgesprochen werden. Materialien Jegliche Materialien dürfen für die Anlage verwendet werden. Der Gebrauch nachhaltiger Baustoffe geht positiv in die Bewertung ein. Weitere Informationen unter 4. Bewertung. 3

4 3. Bewertung Alle eingereichten Konzepte werden von einer Jury aus Forschung, Lehre und Industrie bewertet. Die Bewertung wird anhand der schriftlichen Ausarbeitung, der Tests im Windkanal und der Präsentation am Realisierungsfinale vorgenommen. Bewertet wird nach folgenden Kriterien: Tabelle 1: Bewertungskriterien Gewichtung Erfindergeist - Innovationspotenzial - Design Qualität - Stromgestehungskosten - Leistung Methodik - Präsentation - Projektplanung - Arbeitstechniken Implementierung - Stabilität - Einfügung in das gewählte Umfeld 30 % 30 % 25 % 15 % - 25 % - 5 % - 20 % - 10 % - 10 % - 5 % - 10 % - 5 % - 10 % Erfindergeist Innovationspotenzial Befriedigung unerfüllter Nachfrage, Fortschrittlichkeit, neuartige Energiewandlung, neuartige Anwendung bekannter Prinzipien, Verwendung umweltfreundlicher Rohstoffe Design Aussehen der Anlage, Kreativität 4

5 Qualität Stromgestehungskosten Preis pro kwh Leistung Leistung der Anlage, errechnet mit der Windgeschwindigkeitsverteilung Bei nicht nachvollziehbaren Berechnungen behält sich reech vor, in Absprache mit der Jury, eine Anpassung der von den Teams berechneten Werte für Lebensdauer und Kosten vorzunehmen. Methodik Präsentation Präsentation am Konzeptfinale, Darstellung der Lösung, Dokumentation Projektplanung Dokumentation der Lösungsfindung, Herangehensweise an das Problem Arbeitstechniken Simulation, Softwarenutzung, technische Zeichnungen, Detaillierungsgrad Implementierung Stabilität Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen durch äußere Einflüsse, allgemeine Stabilität während des Betriebs im Windkanal Einfügung in das gewählte Umfeld Berücksichtigung nicht vorgegebener Randbedingungen, Detaillierungsgrad der Implementierung 4. Ausarbeitung Konzeptausarbeitung Anhand der Ausarbeitung werden alle Kriterien außer Leistung, Präsentation und Stabilität beurteilt. Diese sind unter den Punkten 2. Aufgabenstellung und 3. Bewertung aufgelistet. Sie ist schriftlich im Stil einer wissenschaftlichen Arbeit zu verfassen. Der reine Text darf 20 Seiten nicht überschreiten (exklusive Diagramme, Anhänge, etc.). Die Konzeptausarbeitung muss bis zum 1. Juli bei reech eingereicht werden. 5

6 Die Ausarbeitung soll folgende Punkte beinhalten: - Funktionsweise - Darstellung der Anlage (Zeichnung/CAD-Modell/etc.) - Lebensdauerabschätzung - Anwendungsgebiet und Integration - Kurze Darlegung der Fertigung und Materialien Auflistung der Materialkosten Eine korrekte Auflistung der Materialkosten der Anlage ist elementar zur Bestimmung der Stromgestehungskosten. Deshalb müssen alle Teams diese spätestens zum Test im Windkanal vorlegen. Sie muss nicht in der Konzeptausarbeitung enthalten sein. 5. Realisierungsfinale Am 12. Juli 2016 findet in Karlsruhe das Realisierungsfinale statt. Alle teilnehmenden Teams werden eingeladen ihre Anlagen im Windkanal zu testen und später vor Publikum und der Jury zu präsentieren. Um allen Teams die Anreise zu ermöglichen, unterstützt reech die Teams bei der Finanzierung der Fahrtkosten. Im Anschluss an die Vorstellungen der Anlagen findet die Siegerehrung mit Prämierung der besten Teams statt. Folgende Preise werden vergeben: 500 für das beste Konzept in der Gesamtwertung 400 für das zweitbeste Konzept in der Gesamtwertung 300 für das drittbeste Konzept in der Gesamtwertung 200 für das viertbeste Konzept in der Gesamtwertung 100 für den Sieger in der Kategorie Design 6

7 6. Kontakt und Teambetreuung Die bisherigen Betreuer bleiben bestehen, falls nichts anderes vereinbart wurde. Des Weiteren steht reech über für Fragen zur Verfügung. adressen im Überblick: Anmeldung: Abgabe Entwurf, Konzept, Präsentation: Weitere Informationen: 7. Patent und Haftungsausschluss Mit der Teilnahme erklärt sich jeder Teilnehmer bereit, dass alle abgegebenen Dokumente und sonstige Aufzeichnungen der im Rahmen des Wettbewerbs erstellten Konzepte von reech für Berichte und sonstige Veröffentlichungen genutzt werden dürfen. Eventuelle Patentanmeldungen müssen von jedem Team selbstständig eingereicht werden. Das Konzeptfinale kommt einer Veröffentlichung gleich. Die Teilnahme geschieht auf eigenes Risiko. Jeder Teilnehmer hat während des Wettbewerbs eigenverantwortlich für seinen Versicherungsschutz zu sorgen. Mit der Teilnahme am Konzeptwettbewerb akzeptiert jeder Teilnehmer die Wettbewerbsbedingungen. reech behält sich die Änderung dieses Reglements vor. 7

8 Anhang Bauraum und Windfenster Windgeschwindigkeitsverteilung Wahrscheinlichkeit 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 Wahrscheinlichkeitsverteilung nach Weibull WIndgeschwindigkeit [m/s] 8

9 Die Verteilung errechnet sich nach folgender Formel: Formfaktor = 1.7 P v = v 5 ).* exp v 5 /.* Mittlere Windgeschwindigkeit = 5 m/s Verteilungsmaximum bei v= m/s Flansch 9