Post on 06-Mar-2021
transcript
WindkraftVorlesung Erneuerbare EnergieträgerLehrgang Energiemanagement Recht-Technik-Wirtschaft
Puntigam Rupert
| |
Technisches Potenzial erneuerbarer EnergienGesamtenergiebedarf
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert2
Elektrische Energie
Windenergie hatneben PV und Geothermiedas größte Potenzial – die derzeitige Nutzung ist vernachlässigbar
| |
Vorlesungsinhalt
1. Geschichte der Windenergienutzung2. Windleistung und Betz´sches Gesetz3. Windkraftkonverter Bauformen4. Zukunftspotenzial – Entwicklungstrends
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert3
| |
Windenergie - Geschichte die Anfänge
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert4
| |
Windenergie - Geschichte in Europa
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert5
| |
Windenergie - Geschichte erstmals Strom
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert6
| |
Windenergie – Warum, woher, wieviel
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert7
Windrichtungsbezeichnung von wo her er bläst.
Wind = Sonnenenergie und Rotationsenergie der Erde
http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:Globale_zirkulation.jpg
| |
Windenergie – Standortwahl
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert8
| |
Windenergie – was steckt drinnen
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert9
| |
Windenergie – Antriebsläufer
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert10
| |
Windenergie – Betzsches Gesetz
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert11
| |
Windenergie – Betzsches Gesetz
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert12
| |
Windenergie – Jahresproduktion
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert13
| |
Windenergie – Typen (aktiv / passiv)
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert14
| |
Windenergie – Typen Antriebsläufer
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert15
| |
Windenergie – Typen 4
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert16
| |
Windenergie – Warum Schnellläufer?
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert17
| |
Windenergie – der Kompromiss
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert18
| |
Windenergie – Antriebsstrang
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert19
Gewicht Generator~200t
GewichtAntrieb~300t
| |
Windenergie – Gondel
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert20
Gewicht einerGondel ~100t
Gewicht desTurms mehrere100 bis 1000teTonnen
| |
Windenergie – Antriebsläufer
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert21
Gewicht einesRotorblattes ~25t
Gewicht einesRotorblattes ~25t
| |
Windenergie – Generatortypen
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert22
1.2.
| |
Windenergie & Seltenerdmagnete
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert23
Vorkommen von Bodenschätzen, die mit heutiger Technik rentabel förderbar sind, werden als "Reserven",die Gesamtvorkommen als "Ressourcen" bezeichnet.
| |
Windenergie &Seltenerdmagnete
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert24
China nutzt sein derzeitiges Monopol !
| |
RePower 5M
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert25
| |
RePower 5M
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert26
| |06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert27
| |
Windenergie – Rotordesign
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert28
| |
Windenergie – Rotordesign
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert29
| |
Windenergie – Drehzahlregulierung
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert30
| |
Windenergie – Nachführung und Drehzahlregulierung
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert31
| |
Windenergie – Westeuropa & Deutschland
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert32
| |
Wo und Wer installiert Windkraftanlagen ?Weltweites Windkraftpotenzial bis 2020 [GW]
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert33
| |
Windenergie – Fundamentierung & Kostenanteile
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert34
Fundamente
Beton-Kubisch / Monopile / Tripot / Jacket
| |
Windkraft –Größendimmensionen
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert35
| |
Volllaststundenverteilungè Trend Offshore
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert36
Offshore
| |
Windkraft Masterplan (OÖ)
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert37
| |
Windkraft Masterplan (OÖ)
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert38
| |
Übung „Sinnhaftigkeit Kleinwindkraft“
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert39
Berechnung Kleinwindkraft für Siedlungen…unter Vergleich 10m zu 100mα= 0,3è v100m = 2 * v10mda PWKA ~ v³ è Nur 1/8 der Leistung !Wo liegen die Anlaufgeschwindigkeiten ?Vollaststunden: Klein WKA: ca. 300h (Siedlung) bis 1000h (gute Lage)
Groß WKA: Österreich ~ 2000h Offshore ~ 3000hKosten: Klein WKA ~ 3000 €/kW Groß WKA ~ 1,5 Mio€ / MWErtrag ist somit sicher < 1/20 bei doppeltem spez. Invest
| |
Windkraft Kosten und Lernkurve
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert40
Großwindkraft-Investkosten<1Mio€/MW
| |
Kostenaufteilung und Weiterentwicklung
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert41
Weiterentwicklungsthemen Windkraft
Nachahmung der Natur
| |
Windenergie – Aufwindkraftwerke?
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert42
| |
Windenergie – Auftriebskraftwerk
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert43
Glas- / Photovoltaikabdeckung
| |
Windenergie – Auftriebskraftwerk
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert44
| |
Windenergie – Auftriebskraftwerk
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert45
| |
Windenergie – Fallwindkraftwerk
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert46
| |
Windenergie – Windstrudelkraftwerk
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert47
| |
Windenergie – Vortex Engine
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert48
| |
Windenergie – Airbone – Kites & Co
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert49
| |
Wesentlichsten aktuellen Themen der Windkraft
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert50
| |
Übungen Windkraftleistung1. Bauer Energiewirt besitzt eine WKA mit einem Rotordurchmesser von 60 m. Du bietest ihm an,
auszurechnen wie hoch die tatsächlich durch den Rotor entzogene Leistung (Pw) ist.- Zur Vereinfachung mittlerer atmosphärischer Luftdruck auf Meeresspiegelhöhe = 1013,25 hPa.- Die Umgebungstemperatur beträgt 10°C,- Annahme die Windgeschwindigkeit weit vor dem Rotor beträgt relativ konstant 10m/s (v1), im Rotor
beträgt die Windgeschwindigkeit ca. 6,2 m/s (v2) und hinter dem Rotor 4 m/s (v3).
2. Deine WKA hat einen Rotordurchmesser von 80m.- Die momentane Luftdichte ρ hast du bereits ermittelt, sie liegt bei 1,2 kg/m³- Du konntest nur die Windgeschwindigkeit v1 weit vor dem Rotor ermitteln. Sie liegt bei 7 m/s.- Du weißt aber, dass deine Anlage einen Leistungsbeiwert Cp von 0,50 haben soll.
Wie groß ist die tatsächlich durch den Rotor entzogene Leistung (Pw) ?
3. Wie viele Quadratmeter sollte der Rotor eines kleinen Windrades abdecken, um bei einer Luftdichte von1,2250 kg/m³ und einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s eine theoretisch nutzbare Leistung des Windesvon 20 Watt zu erhalten?
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert51
| |
Übung Windgeschwindigkeit & Betz´sches Gesetz4) Windgeschwindigkeiten werden üblicherweise in 10 m Höhe gemessen. Berechnen Sie die
Windgeschwindigkeit in 70 m, 105 m und 140 m Höhe, unter der Annahme, dass die Messung von 8 m/sa) auf dem Meerb) Weidelandschaft mit einzelnen Bäumenc) in einem dichten Walddurchgeführt wurde.
5) Errichtung einer Nordex N80/2500 kW(Leistungskoeffizent nach Tabelle)Am Standort beträgt die durchschnittlicheWindgeschwindigkeit in Nabenhöhe im Schnitt 7 m/s.Gegeben ist eine Rayleigh-Verteilung.
a) Zeichnen Sie die Leistungskurve der Windkraftanlage. Der Rotordurchmesser derNordex N80 beträgt 80 m. Nutzen Sie für die Luft eine Dichte von 1,226 kg/m³.
b) Berechnen Sie mit Hilfe der gegebenen Tabellen die jährliche Strommenge derWKA (MWh). Mechanische Verluste und Generatorverluste werden vernachlässigt.
c) An einem anderen Standort beträgt die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 9 m/s.Berechnen Sie ebenfalls die jährliche Strommenge und vergleichen Sie.
6) Beweisen Sie das Betz’sche Gesetz!
06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert52
Höh
enex
pone
nta