Erneuerbare Energien 3 at Technische Hochschule Köln

Wind entsteht durch verschiedene Effekte:

Globale Unterschiede: In Äquatornähe erwärmt sich die Luft und steigt auf, um an den Polen abzukühlen. (Dies ist die Ursache für die stetigen globalen Passatwinde und Westwinde (Jetstream) 

Jahresszeitliche Unterschiede: Luft über dem Land ist im Sommer wärmer(Tiefdruckgebiete) als über dem Meer (Hochdruckgebiete) –Wind strömt: Hoch ⇒Tief. Im Winter kehren sich diese Verhältnisse um

Lokale Unterschiede: 

Seewind: Tagsüber wird das Land stärker erwärmt als die See und gibt mehr Wärme ab. Die Luft über Land steigt nach oben. Hauptzeit dieser Erscheinung ist am Nachmittag

Landwind: In der Nacht kühlt das Land ab, während die See die Wärme speichert. Warme Luft steigt über der See auf

Ähnliche Beispiele sind Fallwinde und Berg-Tal-Winde im Gebirge

Hinter Wäldern müssen aufgrund von Verwirbelungen höhere Windturbinen verwendet werden.

Hindernisse wie Häuser, Bäume oder Bodenunebenheiten bewirken Verwirbelungen und Reibungsverluste und können das Windprofil erheblich verändern.

Windturbinen hinter dem Wald sind daher mit Abstand zu Hindernissen und deutlich höher zu bauen als auf dem offenen Land. 

PV/Windenergie: wetterabhängig, unregelmäßig, stochastisch, fluktuierend

Wasserkraft und Biogas: konstant, regelbar  

Abstände zwischen den Windenergieanlagen müssen berücksichtigt werden, um gegenseitige Verschattung bzw. Windschatten zu verhindern.

Die Leistung würde stark ansteigen, weil sich die Windgeschwindigkeit je nach Höhe ändert. Die Windgeschwindigkeit ist am Boden immer null und je größer die Höhe ist, desto höher ist die Windgeschwindigkeit.

Reale Anlagen erreichen Leistungsbeiwerte von etwa 0,5. Weitere Verluste entstehen bei der Transformation, im Getriebe (falls vorhanden) und in der Umwandlung von rotatorisch-mechanisch in elektrische Energie einer WEA, so dass der Gesamtwirkungsgrad ca. 45% beträgt.

Für jeden Punkt auf dem Durchmesser andere Anströmwinkel und Blatttiefe. Oben ist das Rotorblatt dünner und wird zunehmend zur Nabe breiter.

Rotorblätter werden aus Glasfaser- oder kohlefaser-verstärkten Kunststoffen hergestellt und sind sehr flexible und leicht.

Verstärkungen und Stege aus Schaum, Balsaholz und GFK.

Blitzableiter und ggf. Heizung gegen Vereisung

-50-Jahres Extremwert

-durchschnittliche Windgeschwindigkeit

-Turbulenz Klasse (drei Klassen von Schwachwind bis zum Starkwind)

Es kostet viel Geld für jeden Standort eine eigene Messeinrichtung für bestimmte WEA zu bauen.

Stall-> starr, feststehend, keine Regelung

Pitch-> Rotorblätter drehbar in Abhängig von Windgeschwindigkeit.

Vₘ messen  -> Regelung verstellen Blatt-> Motor dreht Blatt

Einschaltwindgeschwindigkeit /Cut-in speed. v≥3m/s – Beginn der Stromerzeugung Windrichtungsnachführung dreht Gondel in den Wind, Rotor beginnt zu drehen und Strom zu erzeugen. Sobald Generator die zur Stromerzeugung benötigte Synchronisations-Drehzahl stabil erreicht hat, wird er auf das Versorgungsnetz aufgeschaltet und beginnt elektrische Energie entsprechend seiner Leistungskurve einzuspeisen.