Ergebnisse des Forscherteams Energie des 2 Campus 2015

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Ergebnisse des Forscherteams Energie des 2 Campus 2015"

Inge Böhmer
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Wie ist es möglich, ein komplexes Windenergiesystem, bestehend aus einzelnen Rotorelementen, flächeneffizient zu planen und zu konstruieren? Ergebnisse des Forscherteams Energie des 2 Campus 2015 WWF Deutschland Universität Münster

2 Gliederung 1. Motivation 2. Forschungsfrage und Autor/innen 3. Grundlagen 4. Messungen 5. Projektplanung und Modellkonstruktion 6. Ergebnisse und Fazit 7. Ausblick Eigenes Foto

3 1. Motivation - Warum Windenergie? WWF Ziel 2 C-Limit: Reduktion von 95% der Treibhausgasemissionen (bis 2050) Reduktion der aus der Stromerzeugung stammenden Treibhausgasemissionen um 90% Anteil der Windenergie von 8,5% (2013) auf 60% erhöhen

Gesellschaftliche Akzeptanz stagniert Leistungssteigerung durch

4 1. Motivation Warum Flächeneffizienz? Wenige Standorte an denen Windenergieanlagen (WEA) rentabel sind Gesellschaftliche Akzeptanz stagniert Leistungssteigerung durch technischen Fortschritt REPOWERING ermöglicht effizientere Flächennutzung Deutscher Wetterdienst

2. Forschungsfrage & Autor/innen Wie ist es möglich, ein komplexes Windenergiesystem, bestehend aus einzelnen Rotorelementen, flächeneffizient zu planen und zu

5 2. Forschungsfrage & Autor/innen Wie ist es möglich, ein komplexes Windenergiesystem, bestehend aus einzelnen Rotorelementen, flächeneffizient zu planen und zu konstruieren? Newan Darsem Muhamad Sophie Geier Finn Hirschoff Erik Kalz Yves Schieber Juniormentorin: Alina Schubert Wissenschaftliche Mentorin: Pia Bäune WWF/A. Morascher

6 3. Grundlagen Grundlegender Versuch zu Verwirbelungen: Rotor im Windschatten eines Objekts Entstehung von Verwirbelungen hinter Objekten im Windkanal Negative Auswirkung auf Effizienz von WEA Zur Vermeidung muss zwischen WEA Platz gelassen werden eigenes Foto

7 4. Messungen - Winkel eigenes Foto

8 4. Messungen - Winkel 10% Leistungsabfall bei 15 Bei 65 dreht WEA aufgrund von Reibung nicht mehr eigene Grafik

9 4. Messungen - Entfernung eigenes Foto

10 4. Messungen - Entfernung eigene Grafik Beeinträchtigung der Rotorleistung ab der doppelten Rotorlänge nicht mehr messbar (im Gegensatz zur Faustregel: 3 Rotorlängen) Übertragung Modellmessung auf Realität nicht linear möglich

11 4. Messungen - Rastermessung Messungen der Spannungsdifferenz einer feststehenden und einer beweglichen WEA 9,5 cm Rotorlänge Windgeschwindigkeit eigenes Foto

12 4. Messungen Rastermessung Ab einem Abstand der Rotoren von 12 cm zueinander (in die Tiefe) ist die Spannungsdifferenz verschwunden. eigene Grafik

13 5. Projektplanung und Konstruktion Auf der Grundlage unserer Messungen konnten wir effizienteres dreigliedriges Windrad planen. erstellt mit Tinkercad, eigene Grafik

14 5. Projektplanung und Konstruktion eigene Fotos 3D Modell bestehend aus einem Fundament und drei Rotorelementen,jeweils an einer drehbar gelagerten Gondel

15 5. Projektplanung und Konstruktion eigene Grafik Standortanalyse: Energieertragsprognose Rechtliche Rahmenbedingungen Bauphase: Transport und Anlagenerrichtung Netzanbindung und Inbetriebnahme Planung: Gutachtenerstellung (Naturschutz, Schall, Schatten und Wind) Bauplanung

16 6. Ergebnisse und Fazit Drei konventionelle WEA: 333 m Radius 1,05 km² Unsere Konstruktion: 0,58 km² eigene Grafik Durch geringeren Rotorabstand ist eine Flächeneinsparung von mindestens 45% möglich (Referenzort: Estinnes, Belgien, 11 x E-126)

17 6. Ergebnisse und Fazit Durch flächeneffizientere Nutzung der möglichen Standorte ist ein größerer Ausbau der Windenergie in Deutschland realisierbar. Die Vorteile von REPOWERING, also dem Verwenden bereits bestehender Standorte, aber dem Erneuern veralteter Anlagen, durch Konstruktionen, wie die unsere, sind: Die bereits vorhandene bürgerliche Akzeptanz und Verankerung in der Region Wiedernutzung bewährter Standorte Weiternutzung bereits vorhandener Infrastruktur

18 7. Ausblick Verschiedene weitere Designs sind vorstellbar: Erweiterung auf 5 Rotoren (links) Offshore mit Meeresströmungskraftwerk Verbindung mit Kleinwindkraftanlagen Erstellt mit Tinkercad, eigene Grafik

7. Ausblick - Gedankenspiel WEA in Deutschland (Dez. 2014): 24.867 Installierte Gesamtleistung (Dez. 2014): 38.

19 7. Ausblick - Gedankenspiel WEA in Deutschland (Dez. 2014): Installierte Gesamtleistung (Dez. 2014): MW Um das für das 2 -Limit relevante Ziel von 60% Windenergie in der Energieerzeugung zu erreichen, müssten 0,05% des aktuellen Bestandes an WEA in Deutschland repowered werden. Das entspricht ca WEA, die durch E-126 oder ähnlich leistungsstarke Rotorelemente an unserer Konstruktion ersetzt werden müssten. Die Baukosten für 1210 (konventionelle) E-126 entsprächen min. 40 Mrd. (jedoch ohne Repoweringkosten). Erhard Renz via flickr Rotor: E-126

20 Quellen Literatur: Dauer und Kosten des Planungs- und Genehmigungsprozesses von Windenergieanlagen an Land, Studie der Fachagentur Windenergie an Land e.v.: Grafiken: BRD_Poster_80m (2).pdf: _klima_umwelt_klimadaten_deutschland &T gsbDocumentPath=Navigation%2FOeffentlichkeit%2FKlima Umwelt %2FKlimagutachten%2FWindenergie%2F DownloadsWinKa 80m node.html%3f nnn%3dtrue E-126: Eigene Grafiken erstellt mit Tinkercad: Modell Deutschland. Studien-Kurzfassung (36) [PDF], WWF Deutschland:

21 Kontakt & Dank MExLab Physik Westfälische Wilhelms- Universität Münster Corrensstraße 2b Münster Tel.: Fax:

Ähnliche Dokumente

Änderungen bei der Windenergie

Clearingstelle EEG - 9. Fachgespräch Das EEG 2012 Änderungen bei der Windenergie Assessor iur. Christoph Weißenborn / BDEW Berlin, 09. September 2011 Energie- und Wasserwirtschaft e.v. www.bdew.de Änderungen