Steuerung von Kleinwindkraftanlagen. Dragomir Mitev
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- Angelika Klein
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1 Steuerung von Kleinwindkraftanlagen Dragomir Mitev
2 Windenergie Arten von Windturbinen Bestimmung der maximalen Leistung von WKA Die Elemente einer Kleinwindkraftanlage Art und Weise der Anbindung Die Auswahl des richtigen Konzeptes Ankopplung Installierte Leistung von KWKA und Prognosen bis 2020 Technische Spezifikation Mathematische Beschreibung 2
3 Wenn ganz viele Luftteilchen in eine Richtung strömen, dann nennen wir das Wind. In der Natur ist die Sonne für den Wind verantwortlich. Die Sonne erwärmt einen Teil der Luft. Die warme Luft dehnt sich aus, wird leichter und steigt auf. Aus kühleren Regionen mit mehr Luftteilchen strömt Luft nach. Es gibt Wind. 3
4 4
5 Beim Bewegen der Luftmassen werden nicht nur die Kräfte Fp (Kräfte auf Grund der Druckdifferenz) benutzt, sondern auch die sogenannte Corioliskraft Fc. 5
6 Durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit Die vorherrschende Windrichtung 6
7 Augenblickliche Geschwindigkeit in m/s Durchschnittliche Geschwindigkeit für eine bestimmte Zeit Häufigkeit des Windes. Dies sind die Gesamtzahl der Stunden (Monat, Jahr), in dem der Wind mit einer bestimmten Geschwindigkeit bläst. Vorherrschende Windrichtung (Tag, Nacht, Monat, Jahr). Zurück 7
8 Widerstandsläufer Auftriebsläufer Windturbinen, kombiniert 8
9 o Widerstandsläufer,( N ) 9
10 Auftriebsläufer 10
11 Windturbinen mit horizontaler Achse Windturbinen mit vertikaler Achse 11
12 12
13 Windenergieanlagen mit horizontaler Achse Windenergieanlagen mit einer horizontalen Drehachse werden in der Stellung des Rotors zum Turm in Lee- und Luvläufer unterschieden: beim Leeläufer läuft der Rotor in Windrichtung hinter dem Turm. beim Luvläufer läuft der Rotor in Windrichtung vor dem Turm. 13
14 14
15 15
16 Der Savonius-Rotor Darrieus Rotor H Rotor 16
17 Windenergieanlagen mit vertikaler Achse - Der Savonius-Rotor ist wegen seines einfachen Aufbaus der bekannteste Rotor mit vertikaler Achse - Er kann maximal 15 Prozent der kinetischen Energie des Windes entnehmen. - Diese Anwendungen sind zum Beispiel kleine Pumpenanlagen, drehende Werbungen, Lüfter auf Lieferwagen oder Spielzeuge. Der Savonius-Rotor 17
18 15% 18
19 PT Leistung der Turbine, (W) Cp Leistungsbeiwert, (%) 19
20 20
21 Zurück 21
22 Legende 1. Windstille v=0 m/s 2. Windgeschwindigkeit unterhalb der Einschaltwindgeschwindigkeit 3. Einschaltwindgeschwindigkeit /Cut-in speed. v 3m/s 4. Nennwindgeschwindigkeit 5. Nennleistung - Vollastbereich v>12m/s (konstante Rotor- & Generatordrehzahl) 6. Abschaltwindgeschwindigkeit / Cut-out speed 7. Überlebenswindgeschwindigkeit 22
23 1. Standortbedingungen 2. Windverhältnisse - Windenergie - Ertrag 3. Genehmigung 4. Stromnutzung 5. Anlagentyp und -größe Zurück 23
24 Flügel Windfahre Endstückstange Schleifringe Drehkörper Flansch Nabe Nasenkegel 24
25 Passive Systeme - Windfahne, Flügelrosetten Aktive Systeme 25
26 Drehmoment-Generator mechanische Bremsen Nabe für Rotorblätter Azimutantrieb 26
27 Verdrehbare Blattspitze Klappe im Flügel Aufklappbare Endscheibe 27
28 Zurück 28
29 29
30 Zurück 30
31 Netzparallelbetrieb 31
32 32
33 33
34 34
35 1. Landwirtschaft, Gartenbau, Obstbau-, Forstwirtschaft 2. Einkaufszentren 3. Autohäuser und Tankstellen 4. Industrie - Gebäude und/oder Freifläche 5. Öffentliche Gebäude, Plätze, Grünflächen 6. Einfamilien-, Mehrfamilien-, Wochenendhäuser 35
36 Vor allem beim Einfamilienhaus im Wohngebiet, welches von anderen Gebäuden umgeben ist, sollte man die Installation einer Windturbine sorgfältig prüfen. 36
37 37
38 Zurück 38
39 Anlage ohne Regeleingriffe 39
40 Anlage mit varialer Drehzahl und konstanter Ausgangsfrequenz 40
41 Anlage mit Fliehkraftregler 41
42 Anlage mit elektrohydraulischer Drehzahlregelung Zurück 42
43 43
44 44
45 45
46 46
47 47
48 Zurück 48
49 49
50 50
51 51
52 52
53 Dela Rotor 53
54 Dela Rotor Zurück 54
55 Relative Häufigkeit Energieertrag Die Leistung der WKA Jahresenergieertrag 55
56 relative Häufigkeit h (-) Ausgangsdaten Daten der WKA Typ der WKA Leistungsbeiwert % Rotorfläche m Einschaltwindgeschwindigkeit m/s Ausschaltwindgeschwindigkeit m/s Nennwindgeschwindigkeit m/s Nennleistung W Propelerfläche (Ap) m^2 0,07 0,08 0,12 Preis 0,06 0,07 0,1 0,06 0,05 Preis 0,08 0,05 HY600 HY1000 HY3000 0,04 /kwh /kwh /kwh 0,04 0,06 0, , , , , , , , , ,03 0,03 0,04 0,02 0,02 Berechnung 0,01 0,02 0 Mittlere Wingeschwindigkeit Vm;(m/s) Vm=12m/s Vm=10m/s 7m/s Histogramm der rel.häufigkeiten und math. Haufigkeitsverteilung Windgeschwindigkeit v (m/s) Zurück 56
57 57
58 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT 58
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