Download - Windkraft...Technisches Potenzial erneuerbarer Energien Gesamtenergiebedarf 2 06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert Elektrische Energie Windenergie hat neben PV und Geothermie Windenergie

WindkraftVorlesung Erneuerbare EnergieträgerLehrgang Energiemanagement Recht-Technik-Wirtschaft

Puntigam Rupert

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Technisches Potenzial erneuerbarer EnergienGesamtenergiebedarf

06.07.2016 Windkraft – Puntigam Rupert2

Elektrische Energie

Windenergie hatneben PV und Geothermiedas größte Potenzial – die derzeitige Nutzung ist vernachlässigbar

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Vorlesungsinhalt

1. Geschichte der Windenergienutzung2. Windleistung und Betz´sches Gesetz3. Windkraftkonverter Bauformen4. Zukunftspotenzial – Entwicklungstrends


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Windenergie - Geschichte die Anfänge


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Windenergie - Geschichte in Europa


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Windenergie - Geschichte erstmals Strom


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Windenergie – Warum, woher, wieviel


Windrichtungsbezeichnung von wo her er bläst.

Wind = Sonnenenergie und Rotationsenergie der Erde

http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:Globale_zirkulation.jpg

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Windenergie – Standortwahl


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Windenergie – was steckt drinnen


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Windenergie – Antriebsläufer


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Windenergie – Betzsches Gesetz


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Windenergie – Jahresproduktion


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Windenergie – Typen (aktiv / passiv)


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Windenergie – Typen Antriebsläufer


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Windenergie – Typen 4


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Windenergie – Warum Schnellläufer?


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Windenergie – der Kompromiss


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Windenergie – Antriebsstrang


Gewicht Generator~200t

GewichtAntrieb~300t

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Windenergie – Gondel


Gewicht einerGondel ~100t

Gewicht desTurms mehrere100 bis 1000teTonnen

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Windenergie – Antriebsläufer


Gewicht einesRotorblattes ~25t

Gewicht einesRotorblattes ~25t

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Windenergie – Generatortypen


1.2.

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Windenergie & Seltenerdmagnete


Vorkommen von Bodenschätzen, die mit heutiger Technik rentabel förderbar sind, werden als "Reserven",die Gesamtvorkommen als "Ressourcen" bezeichnet.

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Windenergie &Seltenerdmagnete


China nutzt sein derzeitiges Monopol !

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RePower 5M


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Windenergie – Rotordesign


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Windenergie – Drehzahlregulierung


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Windenergie – Nachführung und Drehzahlregulierung


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Windenergie – Westeuropa & Deutschland


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Wo und Wer installiert Windkraftanlagen ?Weltweites Windkraftpotenzial bis 2020 [GW]


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Windenergie – Fundamentierung & Kostenanteile


Fundamente

Beton-Kubisch / Monopile / Tripot / Jacket

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Windkraft –Größendimmensionen


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Volllaststundenverteilungè Trend Offshore


Offshore

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Windkraft Masterplan (OÖ)


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Übung „Sinnhaftigkeit Kleinwindkraft“


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

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Windkraft Kosten und Lernkurve


Großwindkraft-Investkosten<1Mio€/MW

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Kostenaufteilung und Weiterentwicklung


Weiterentwicklungsthemen Windkraft

Nachahmung der Natur

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Windenergie – Aufwindkraftwerke?


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Windenergie – Auftriebskraftwerk


Glas- / Photovoltaikabdeckung

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Windenergie – Fallwindkraftwerk


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Windenergie – Windstrudelkraftwerk


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Windenergie – Vortex Engine


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Windenergie – Airbone – Kites & Co


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Wesentlichsten aktuellen Themen der Windkraft


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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?


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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!


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