Maximale Wirtschaftlichkeit im Windpark. Stefan Bockholt

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1 Maximale Wirtschaftlichkeit im Windpark Stefan Bockholt

2 Inhalt Vorstellung e.n.o. 114 Plattform Turbinenkonzept Stefan Bockholt Leiter Konstruktion und Entwicklung e.n.o. energy systems GmbH Swienskuhlenstraße Rostock Germany Auslegungsphilosophie e.n.o. up site Turbulenzproblem Zusammenfassung / Ergebnis

3 e.n.o. 114 Plattform Technische Daten Rotordurchmesser: Rotorfläche: Rating: Nennleistung: Nenndrehzahl: Tip Speed: Schalleistungspegel: Windklassifizierung: Windzone: Nabenhöhe: e.n.o m m² 338 W/m² 3500kW 11.8 min m/s <105 dba IEC IIs DIBt WZ III m e.n.o m m² 280 W/m² 3500kW 11.4 min m/s <105.5 dba IEC IIIs DIBt WZ II * m

4 Turbinenkonzept

5 Auslegungsphilosophie Grundgedanke Turbinen werden selten als Solitäre betrieben, sondern im Verbund als Windkraftwerk Idee Auslegung der Turbine auf optimalen Windparkbetrieb fürf maximale Performance am NAP; nicht an Generatorklemmen Umsetzung im Design e.n.o. 114 Erhöhung hung der Maschinenverfügbarkeit durch Redundanzen Auslegung des Einspeisekonzeptes auf Performance am NAP Maschinenauslegung für f r Windparkbetrieb e.n.o. up site

6 e.n.o. up site Was ist e.n.o. up site? Begriff für ganzheitliche Auslegungsphilosophie mit Schwerpunkt auf Windturbinenbetrieb im Windpark Was umfasst e.n.o. up site? Betriebsparameter, Rotorblattdesign, Lastannahmen, Maschinenbaudesign, Elektrische Auslegung, Turbinenregelung Was soll das? Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit = Einspeisebereitschaft Park Verringerung von Netzanschlusskosten bei voller Netzregelbarkeit Primär: Erhöhung des Flächennutzungspotenzials!

7 Flächennutzungspotenzial Grundgedanke / Problem Für Windkraft nutzbare Flächen sind begrenzt = knapp Schlussfolgerung Maximierung der Ausnutzung des Wirtschaftsgutes Fläche in Bezug auf Energieausbeute pro Flächeneinheit Flächenertrag: wf W A wf wf Ertrag Fläche Lösung Auslegung der Gesamtmaschine auf nichtsolitären Betrieb durch Verbesserung der Turbulenzeigenschaften

8 Turbulenzproblem v 1 < v 3 Durchströmung des Rotors zur Energieentnahme nötig Energieentnahme erzeugt Druckgradienten in Rotorebene v 2 v1 v 3 Auflösung der Druckgradienten führt zu Minderung der Windgeschwindigkeit und Aufweitung des Nachlaufs v v 2 1 opt 1 3 Entstehung komplexer Turbulenz und Windgeschwindigkeitsdefizit hinter dem Rotor Gasch and Twele, 2007

9 Turbulenzproblem Einflussgrößen auf induzierte Turbulenz (Modellparameter) Vorbelastung = Umgebungsturbulenz Windscherung Atmosphärische Einflüsse (z.b. Schichtung) Anströmrichtung Ψ Tip Speed Ratio λ Schubbeiwert des Rotors c t nicht beeinflussbar nicht beeinflussbar nicht beeinflussbar bedingt beeinflussbar beeinflussbar beeinflussbar Auslegung der Turbine auf turbulenzarmen Betrieb durch Wahl von λ und c t Auslegung der Blattprofilgeometrie auf geminderte Turbulenzanfälligkeit Auslegung auf erhöhte Turbulenzfestigkeit (18% nach IEC ed.3) e.n.o. up site

10 Turbulenzproblem Effektive Turbulenz an der Maschine setzt sich zusammen aus Umgebungsturbulenz und induzierter Turbulenz Auslegungsturbulenzintensität 35% 30% Turbulentintensität [-] 25% 20% 15% 10% 5% 0% v w [m/s] DIBt 2004 IEC Ed.2 A IEC Ed.2 B IEC Ed.3 A IEC Ed.3 B IEC Ed.3 C Bei Überschreitung der Auslegungsturbulenz ist Standort ungeeignet

11 Turbulenzproblem Auslegungsturbulenz entscheidet über Standortwahl Auslegungsturbulenzintensität 40% 35% Turbulentintensität [-] 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% v w [m/s] DIBt 2004 IEC Ed.2 A IEC Ed.2 B IEC Ed.3 A IEC Ed.3 B IEC Ed.3 C IEC Ed.3 S Hohe Auslegungsturbulenz = Turbulenzfestigkeit erhöht Freiheitsgrad beim Parklayout Wirtschaftliches Optimum weniger Begrenzt von Abstands- / Turbulenzkriterien

12 Ergebnis Größere Turbulenzfestigkeit führt auf höhere, mögliche Packungsdichte im WP Steigerung des Gewinns pro Flächeneinheit

13 Danke für f r Ihre Aufmerksamkeit