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Quelle:Buch Windkraftanlagen im Netzbetrieb von Siegfried Heier
Die Rotorblätter sind elementarer und prägender Bestandteil einer Windebergieanlage. Mit ihnen wird die Windenergie aus der Luft entnommen und dem Generator zugeführt. Sie sind für einen Teil der Betriebsgeräusche verantwortlich. Deshalb werden sie nicht nur laufend auf einen höheren Wirkungsgrad, sondern auch auf Geräuschminderung hin optimiert. Die Rotordurchmesser bei den heut ...
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Die elektrische Ausrüstung lässt sich in den Generator, in das System zur Netzeinspeisung und das Steuer- und Überwachungssystem für den Anlagenbetrieb, unterteilen.
Bei älteren drehzahlstarren Anlagen ist der Generator, teils mit Zwischentransformator zur Spannungsanpassung, direkt an das öffentliche Stromnetz gekoppelt. Er läuft ebenfalls mit Netzfrequenz.
Bei modernen drehzahlvariablen Anlagen mit Synchrongenerator (z. B. von Enercon) sc ...
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Der Turm, auf den die bis zu mehreren hundert Tonnen schwere Maschinengondel aufgesetzt wird, ist ein hochbelastetes technisches Bauteil. Er muss unter allen Betriebsbedingungen den Schwingungen der Gondel und den auftretenden Windkräften sicher widerstehen. Die Berechnung der Türme erfolgt für die vorgesehene Lebensdauer der Anlage. Vorhandene Türme können daher nach Ablauf der Lebensdauer in aller Regel nicht weiter als Träger für moderne Anlag ...
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Abb.8
Quelle: Buch Windkraftanlagen von Erich Hau
In der Gondel befinden sich einige der wichtigsten Teile der Windkraftanlage. Beispiele wären Generator, Getriebe, Wechselrichterschränke und vieles mehr. Das Wartungspersonal hat die Möglichkeit durch den Turm in das Innere der Gondel einzusteigen und Wartungsarbeiten durchzuführen. An der Gondel ist auch der Rotor sowie die Wetterstationen befestigt.
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Moderne Windkraftanlagen haben eine Nabe mit 3 Rotorblättern, früher gab es auch andere Konzepte wie zum Beispiel den \"Einflügler\" Die Rotorblätter fangen den Wind und leiten aus dessen Bewegungsenergie die Leistung auf die Nabe weiter. Bei modernen Windkraftanlagen hat jedes Rotorblatt eine Länge von 30 bis 45 Metern. Diese Rotorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff, dessen Schichten mit Epoxidharz verklebt sind , kurz GFK. J ...
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Die Nabe hat die Aufgabe die Energie von den Rotorblättern an den Generator der Windkraftanlage weiterzuleiten. Bei Anlagen die über ein Getriebe verfügen bedeutet das, daß die Nabe mit der langsam drehenden Welle des Getriebes verbunden ist und die Kraft aus dem Wind in eine Drehbewegung umwandelt. Bei Enercon Anlagen welche getriebelos arbeiten überträgt die Nabe die Energie direkt über einen Luftspalt an den Ringgenerator.
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Die folgenden 3 Bestandteile wurde der Einfachheit halber zusammengefasst. Sie befinden sich alle beim Getriebe und wären getrennt davon nicht einsetzbar. Die langsamlaufende Antriebswelle der Anlage stellt die Verbindung zwischen Nabe und dem Getriebe her. Die Umdrehungszahl liegt je nach Anlage zwischen 20 und 30 Umdrehungen pro Minute (U/min). Diese Welle beinhaltet meist auch noch Hydraulikleitungen für die Pitchmotoren in der Nabe.
Das ...
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Auch hier gibt es je nach Hersteller Unterschiede. Enercon verwendet Synchrongeneratoren, die meisten anderen Hersteller Asynchrongeneratoren. Die Leistung der Generatoren ist auch je Anlagentyp verschieden. Die modernen Windkraftanlagen verfügen über Generatorleistungen zwischen 600kW und 4500kW.
Auf dem Generator ist weiters ein Ventilator montiert. Das Gebläse des Ventilators kühlt das Gehäuse des Getriebes. Weiters ist ein Ölkühlkreislauf ...
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Die Windnachführung wird über die von der Wetterstation gemessenen Werte gesteuert. Um den Rotor der Anlage optimal in den Wind zu drehen verwendet die Anlage die Azimutmotore.Diese sitzen auf dem Azimutring, welcher über die Bewegungen der Motore die Gondel auf die richtige Position bringen.
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Der Turm der Windkraftanlage trägt alle grossen Teile einer Windkraftanlage. Am Turm ist die Gondel, samt Rotor, Wetterstation montiert. Es gibt verschiedenste Turmvarianten wie Gittertürme Hohltürme, Betonfertigteiltürme und vieles mehr. Im Turm ist eine Steigleiter montiert welche es ermöglicht in die Gondel aufzusteigen. Moderne Anlagen sind auch meist mit einer Aufstiegshilfe versehen. Grundsätzlich ist eine grosse Turmhöhe immer von Vorte ...
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Die Wetterstation ist an der oberen Seite der Gondel angebracht. Diese liefert die aktuellen Messdaten an die Anlagensteuerung welche diese Daten analysiert und dann an die Windnachführungseinrichtungen weiterleitet. Weiters hat die Wetterstation die Aufgabe der Anlage Daten zu liefern, wann sie in Betrieb gehen soll (ca. 5m/s) und auch wann sie wegen Starkwindes ausser Betrieb gehen soll (Überschreitung der Überlebensgeschwindigkeit ca. 25m/s ...
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Die aktuellen Windkraftanlagen sind Luvläufer, das heißt der Rotor (Nabe und Rotorblätter) sind vom Turm aus gesehen an der windzugewandten Seite montiert. Der Grund dafür ist, daß Leeläufer (Rotor an der windabgewandten Seite) immer mit den grossen Turbulenzen hinter dem Turm zu kämpfen haben.
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die Antwort ist, der Wind bewegt ihn. Dahinter steckt aber noch sehr viel mehr als nur diese einfache Erklärung.
Die Luftmoleküle treffen nicht nur von der Vorderseite auf die Rotorblätter. Aktuelle Windkraftanlagen machen sich das Know How aus dem Flugzeugbau zunutze. Es steckt jedoch noch viel mehr Wissen dahinter, daWindkraftanlagen unter anderen Bedingungen arbeiten, nämlich unter wechselnden Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsver ...
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Betrachtet man einen Flugzeugflügel während des Fluges so bewegen sich die Luftmoleküle an der Oberseite der Tragflächen schneller als an der Unterseite. Dadurch ist der Druck auf der Oberseite geringer als auf der Unterseite. Dadurch entsteht eine Kraft die den Flügel aufwärts treibt. Diese Kraft nennt man Auftrieb, und macht so das Fliegen erst möglich. Der Kraftvektor des Auftriebes steht senkrecht zu der Windrichtung. Dies ist auch der ...
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Wenn ein Flugzeug in den Steilflug geht um an Höhe zu gewinnen, wird der Auftrieb unter den Flügeln grösser weil die Neigung der Flügel grösser wird.
Ist jedoch der Winkel des Flügels zu gross verlaufen die Luftmoleküle nicht mehr entlang des Profil sondern beginnen sich an der Oberseite zu verwirbeln. Dies bezeichnet man als Turbulenz. Eine Folge von Turbulenzen ist, daß der Auftrieb plötzlich abreisst. Das bezeichnet man dann als Ström ...
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Für die Konstruktion von Rotorblättern ist jedoch nicht nur der Auftrieb oder der Stall Effekt von Bedeutung. Eine grosse Rolle spielt auch der Luftwiderstand. Dieser vergrössert sich mit zunehmender Rotorfläche im Wind.
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Der Wind der von vorne auf den Turm trifft ist nicht der gleich der auf die Rotorblätter trifft. Der Grund dafür ist, daß sich die Rotorblätter selbst bewegen. Das Fahrrad hat einen blauen Wimpel um die Windrichtung anzuzeigen. Wenn sich das Fahrrad nun mit 5 m/s vorwärts bewegt und es windstill ist, messen wir eine relative Geschwindigkeit zum Rad von 5 m/s und die Windfahne würde gerade nach hinten zeigen.
Abb.19
Betrachtet man nun ...
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Um die relative Windgeschwindigkeit auf dem Rotor besser visualisieren zu können wurden an der Spitze des Rotors rote Bänder und auf einem viertel der Rotorblattlänge gelbe Bänder angebracht. Wenn sich nun der Rotor dreht werden die Bänder frei durch die Luft wirbeln.
Bei modernen Windkraftanlagen bewegt sich die Blattspitze mit circa 65 m/s, wobei die Geschwindigkeit an der Nabe annähernd Null ist und auf einem viertel der Länge ungefähr ...
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Die Rotorblätter moderner Windkraftanlagen sind immer verwunden. Vom Rotorblatt aus gesehen wird der Anströmwinkel zwischen Wind und Blatt immer steiler (d.h. die Windkomponente von vorne überwiegt), je weiter man sich in Richtung Blattwurzel, also in die Mitte des Rotors bewegt. Wenn der Auftrieb zusammenbricht, kommt es zu einemStrömungsabriss (Stall), dies passiert dann wenn die Luftströmung in einem zu steilen Anströmwinkel auf das Bla ...
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1. Rasche energetische Amortisationszeit, hoher Erntefaktor:
Die Energie zur Erzeugung einer modernen Windkraftanlage kann von dieser in wenigen Monaten bereits wieder aus erneuerbaren Energiequellen eingefahren werden. Die energetische Amortisationszeit des Systems \"Windkraft\" beträgt inklusive Transport und Fundament nur etwa 1,5 Jahre. Somit ist ein \"Erntefaktor\" von 10 und mehr möglich; weit mehr als z.B. bei Photovoltaik.
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