an der HTW Dresden Einbeziehung der Windenergie in die Lehre

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Andrea Fürst
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1 Beitrag zur Entwicklung kleiner Windkraftanlagen an der HTW Dresden Autoren: Dipl.-Ing. (FH) M. Eckart Prof. Dr.-Ing. N. Michalke Prof. Dr.-Ing. T. Burkhardt Prof. Dr.-Ing. C. Spensberger M.Sc. S. Miersch 1/ 1 Einbeziehung der Windenergie in die Lehre steigende Nachfrage der Industrie nach qualifizierten Ingenieuren Vorlesungsreihe regenerative Energiequellen Windenergie Photovoltaik Hydroenergie (Wasserkraft) Solarthermie und Geothermie Biomasse / 1

2 Grundlagen: Leistung des Windes Energie Leistung m E = v 1 P = E = m v m = A ρ x = A ρ v Massestrom W L W L L Windleistung ρ P A v L 3 w = W L 3/ 1 Grundlagen: Leistungsbeiwert nach Betz PR = cp PW A v 1 1 A R A m W = const v R v 16 c p,max = 059 0,59 7 4/ 1

3 Grundlagen: Leistungsbeiwerte versch. Bauformen c 50% p [Wilson, 1974] 5/ 1 Forschungsprojekte an der HTWD Windkraftanlagen in hybriden regenerativen Systemen kleiner Leistung Prof. Dr.-Ing. N. Michalke gefördert durch das sächsische SMWK Laufzeit: Erschließung von Leistungsreserven hochpoliger, permanentmagneterregter Synchronmaschinen Prof. Dr.-Ing. T. Burkhardt gefördert durch das BMBF Laufzeit: Kooperation mit Fa. Heyde Windtechnik ik 6/ 1

4 Forschungsschwerpunkte Entwurf eines Synchrongenerators für KWEA permanentmagneterregter Außenläufer Bemessungsleistung 4 kw erhöhte Effizienz und Zuverlässigkeit fluide und thermische Berechnungen zur Kühlung Simulation von Magnetkreis / Temperaturfeld mit FEM [HTWD, 009] 7/ 1 Forschungsschwerpunkte Untersuchung verschiedener für KWEA geeigneter Generatoren auf dem Laborprüfstand elektromotorische Prüfung nach DIN VDE 0530 thermische Untersuchungen Simulation verschiedener Kühlbedingungen Prüfung bis 7,5 kw / 04 Nm und 36 kw / 941 Nm [HTWD, 008] 8/ 1

5 Forschungsschwerpunkte Strömungsmodelluntersuchungen zur Kühlung des Generators Einfluss des Gehäuses Einfluss der Helikopterstellung Diplomarbeit it zur Pitchregelung Fakultät Maschinenbau der HTWD Leistungsbegrenzung Aerodynamische Bremseinrichtung Problem: hohe Stellgenauigkeit bei hohen mechanischen Lasten [HTWD, 009] [HTWD, 009] 9/ 1 Freifeldversuche Errichtung einer eigenen KWEA 3 bis 4 m Durchmesser 5bis4kW,5 Vermessung verschiedener Repeller-Generator-Kombination Statistische Auswertung der Windverhältnisse und Ableitung des Betriebsverhaltens [HTWD, 008] 10 / 1

6 Freifeldversuche Errichtung einer eigenen KWEA 3 bis 4 m Durchmesser 5bis4kW,5 Vermessung verschiedener Repeller-Generator-Kombination Statistische Auswertung der Windverhältnisse und 100% Ableitung des Betriebsverhaltens 80% 60% P el / P n [%] P el = f(v Wind ) 10% 40% 0% [HTWD, 008] 0% v Wind [m/s] 10 / 1 Freifeldversuche Errichtung einer eigenen KWEA 3 bis 4 m Durchmesser 5bis4kW,5 Vermessung verschiedener Repeller-Generator-Kombination Statistische Auswertung der Windverhältnisse und Ableitung des Betriebsverhaltens Häufigkeit Windklassenhäufigkeit [HTWD, 008] v Wind [m/s] 10 / 1

7 Auszug studentischer Projektarbeiten und Abschlussarbeiten Parameterbestimmung und Vergleich der Wärme- quellennetzmodelle kleiner Windkraftanlagen mit Innenund Außenläufergeneratoren Berechnung des magnetischen Kreises eines kleinen Windkraftgenerators mittels Finite Elemente Methode Analyse von möglichen Umrichterschaltungen für den speziellen Einsatz in kleinen Windkraftanlagen Auslegungskriterien für Synchrongeneratoren für Windkraft im kleinen Leistungsbereich Thermische Untersuchungen an einem Generator für kleine Windkraftanlagen mit dauermagneterregtem Außenläufer 11 / 1 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 1 / 1

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