Nutzung von kleinen Windkraftanlagen auf Gebäuden in städtischen Gebieten am Beispiel Berlins

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1 Nutzung von kleinen Windkraftanlagen auf Gebäuden in städtischen Gebieten am Beispiel Berlins Ringvorlesung M10 Ausgewählte regenerative Energiesysteme Berlin, Referent von xx Seiten Folie 1 von 29 Europäische Union Investition in Ihre

2 Inhalt 1. Das Forschungsvorhaben der HTW 2. Zwischenergebnisse Windmessungen 3. Zwischenergebnisse Schallmessungen 4. Zwischenergebnisse Schwingungsmessungen 5. Weiteres Vorgehen Folie 2 von 29

3 1. Projektvorstellung - Eckdaten Nutzung von kleinen Windkraftanlagen auf Gebäuden in städtischen Gebieten am Beispiel Berlins Umweltentlastungsprogramm II der Senatsverwaltung Stadtentwicklung Umwelt, EFRE Förderhöhe Laufzeit: Fragestellungen: Welches Windangebot herrscht im Stadtgebiet? Welche genehmigungsrechtlichen Hürden gilt es zu nehmen? Welches Potential bietet sich für einen Markt? Folie 3 von 29

4 1. Projektvorstellung - Anlage Windkraftanlage Venco Twister 1000 Pnenn=600W bei 12m/s (KD VK36) ARotor=3,6m² Blatthöhe, Breite = 1,9m 2 Turmvarianten 2,5m und 5m Permanenterregter Synchrongenerator SMA Windy Boy Folie 4 von 29

5 1. Projektvorstellung - Messtechnik Messtechnik Langzeitmessungen: Windverhältnisse (3Dimensional) Leistung Turbulenzintensität Windverteilung auf dem Gebäudedach Kurzzeitmessungen: Schallemissionen Schwingungen Körperschall Schattenwurf / Reflexionen Folie 5 von 29

6 1. Standorte im Stadtgebiet Hechtgraben (4) Goldbeckweg (2) Wönnichstraße (6) Spreebord (5) Quelle: SenStadt Puschkinallee (3) Folie 6 von 29 HTW (1)

7 1. Standorte im Stadtgebiet - HTW Berlin Adresse: Wilhelminenhofstr. 75 a, Berlin Nabenhöhe: 34,4 m Art des Daches: Flachdach Befestigung: Feste Verankerung in der Decke Folie 7 von 29

8 1. Standorte im Stadtgebiet - Goldbeckweg Adresse: Goldbeckweg 8-14, Berlin Nabenhöhe: 18,1 m Art des Daches: Flachdach Befestigung: Freie Aufstellung mit Beschwerung Folie 8 von 29

9 1. Standorte im Stadtgebiet - Puschkinallee Adresse: Puschkinallee 52, Berlin Nabenhöhe: 38,8 m Art des Daches: Flachdach Befestigung: Freie Aufstellung mit Beschwerung Folie 9 von 29

10 1. Standorte im Stadtgebiet Zum Hechtgraben Adresse: Zum Hechtgraben 1, Berlin Nabenhöhe: 31,1 m Art des Daches: Flachdach Befestigung: Freie Aufstellung mit Beschwerung Folie 10 von 29

11 1. Standorte im Stadtgebiet Am Spreebord Adresse: Am Spreebord 5, Berlin Nabenhöhe: 70,8 m Art des Daches: Flachdach Befestigung: Feste Verankerung am Gebäude Folie 11 von 29

12 1. Standorte im Stadtgebiet Wönnichstraße Adresse: Wönnichstr. 103, Berlin Nabenhöhe: 25 m Art des Daches: Flachdach Keine Windkraftanlage, nur Messmast Folie 12 von 29

13 2. Windmessungen Folie 13 von 29

14 2. Windmessungen Geschwindigkeit u. Turbulenz Korrektur der Turbulenzintensität Folie 14 von 29

15 2. Windmessungen Leistung und Energie Prognose IWR kwh/(m²*a) aus Daten 2011 Twister (3,6m²) kwh/a +Abzüge wegen nutzbarer Windgeschwindigkeit, Schräganströmung, Böen und c P Folie 15 von 29

16 2. Windmessungen Energievergleich mit Umland Einordnung der Windbedingungen in das Umland der Stadt Energiedichte in der Stadt nur bei ca. 45% bezogen auf Binnenlandstandorte in Brandenburg. Standort Puschkinallee für das Stadtgebiet noch gut Folie 16 von 29

17 2. Windmessungen Geschwindigkeitsverteilung Datenbasis: Nov 11-Mär 12 (130 Tage) Spreebord (5) v = 4,3 m/s k = 1,95 A = 4,9 m/s h(v>3,5m/s)=49% Wönnichstraße (6) Puschkinallee (3) Goldbeckweg (2) v = 5,1 m/s k = 2,0 A = 5,7 m/s h(v>3,5m/s)=70% Quelle: SenStadt v = 4,1 m/s k = 1,76 A = 4,6 m/s h(v>3,5m/s)=46% Folie 17 von 29 Hechtgraben (4) HTW (1) v = 4,5 m/s k = 1,75 A = 5,0 m/s h(v>3,5m/s)=50%

18 2. Windmessungen Richtungsverteilung Spreebord (5) Datenbasis: Nov 11-Mär 12 (130 Tage) Folie 18 von 29 Wönnichstraße (6) Goldbeckweg (2) Puschkinallee (3) Hechtgraben (4) Quelle: SenStadt HTW (1)

19 2. Windmessungen Einfluss der Umgebung Standort Puschkinallee Quelle: SenStadt Folie 19 von 29

20 2. Windmessungen Einfluss des Gebäudes Quelle: Google Folie 20 von 29

21 2. Windmessungen Gebäudeumströmung Folie 21 von 29

22 2. Windmessungen Gebäudeumströmung Folie 22 von 29

23 2. Windmessungen Gebäudeumströmung Folie 23 von 29

24 2. Windmessungen Vertikale Anströmung der WEA Quelle: Google Quelle: Venco Folie 24 von 29

25 3. Schallmessungen Kerngebiet, allg. Wohngebiet, Dorfgebiet, KernsiedlungsMischgebiet gebiet (nachts) (nachts) Folie 25 von 29 Reines Wohngebiet, Kurgebiet, Krankenhaus etc. (nachts)

26 4. Schwingungsmessungen Quelle: BerlinWind Folie 26 von 29

27 4. Schwingungsmessungen 1 1. Turmeigenfrequenz im Betriebsbereich 2. Eigenfrequenz der Turmkopfdämpfer 3 im Betriebsbereich 3. 2-Ebenen-Problem 4 4. Eigenfrequenzen der Komponenten rpm Quelle: BerlinWind Folie 27 von 29 2

28 5. Weiteres Vorgehen Weitere Untersuchung der Gebäudeanund -umströmung Untersuchung des Einflusses der Stadtstrukturtypen Handlungsempfehlungen für Anlagenbetreiber Entscheidungshilfen für Genehmigungsbehörden Quelle: SenStadt Folie 28 von 29

29 Projektpartner: Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Folie 29 von 29