111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Fortbildung für Lehrer zur Ausstellung
„Windstärken“
Deutsches Technikmuseum Berlin
Dipl.-Ing. Jan Liersch
Key Wind Energy GmbHBundesallee 171
10715 Berlin
211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Einführung
Geschichte der Windenergienutzung
Physik des Windes
Windenergienutzung
Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Märkte in Deutschland und weltweit
Die Technik dahinter – gängige Windenergieanlagen
Onshore - Windparks
Offshore – Windparks
Kleine Windkraftanlagen
Arbeitsfelder und Berufsbilder
311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Standardbauform von Windenergieanlagen
WEA Standardbauform:
Luvläufer
(Rotor vor dem Turm)
drei Rotorblätter
horizontale Rotorachse
aktive Windnachführung
411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
An der Windenergienutzung beteiligte Fachrichtungen
Rotorblätter
- Faser- und Verbundstofftechnik
- Aerodynamik
- Strukturmechanik /Leichtbau
Gondel / Triebstrang
- Maschinenbau
- Mechanik
- Elektrotechnik
- Automatisierungstechnik
- Schmierstoffe
Turm
- Maschinenbau
- Bauwesen
Fundament
- Bauwesen
- Geologie
Elektrische Komponenten
- Elektrotechnik
- Elektronik / Regelungstechnik
- Leittechnik
- Netzanschluss
Wind
Meteorologie
Turbulenzforschung
Standortbegutachtung
511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Die Entwicklung der Windtechnik –
500 Mal mehr Energieertrag seit 1980
611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Einführung
Geschichte der Windenergienutzung
Physik des Windes
Windenergienutzung
Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Märkte in Deutschland und weltweit
Die Technik dahinter – gängige Windenergieanlagen
Onshore - Windparks
Offshore – Windparks
Kleine Windkraftanlagen
Arbeitsfelder und Berufsbilder
711/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Evolution der Windmühlen
Project GmbH
811/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Turmwindmühlen & Holländermühle
Mittelmeer-Typ Holländische Kappwindmühle
911/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Erfindungen und empirische Entwicklungen
Automatische Windnachführung:
Senkrecht zum Hauptrotor
orientiertes Seitenrad, dreht
automatisch durch
Getriebeübersetzungen
den Turmkopf in den Wind
Zwei bis drei simultan arbeitende
Mahlsteine zur Anpassung der
Mahlleistung an die
Windgeschwindigkeiten
Regelung des Windrotors
Jalousieflügel zur Reduktion der
effektiven Flügelfläche bei
steigendem Wind
1011/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Im Hintergrund: ENERCON E40 (1994), Getriebelos, 40 m Rotor, 500 kW installierte Leistung
Alte und neue “Windmühlen” Deutschland
1111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Deutsches Forschungsprojekt GROWIAN
Name: Große Windkraftanlage
Standort: Kaiser-Wilhelm-Koog,
1983-88
Nabenhöhe: 100,0 m
Rotor: D = 100,4 m - Leeläufer
Nennleistung: 3 MW
Nenndrehzahl: 18,5 U/min
Blattspitzengeschwindigkeit: 100 m/s
Leistungsbeiwert der Anlage: 0,42
Gondelgewicht inkl. Rotor: 420 t
1211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Einführung
Geschichte der Windenergienutzung
Physik des Windes
Windenergienutzung
Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Märkte in Deutschland und weltweit
Die Technik dahinter – gängige Windenergieanlagen
Onshore - Windparks
Offshore – Windparks
Kleine Windkraftanlagen
Arbeitsfelder und Berufsbilder
1311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Erneuerbare Energien - Potenzial weltweit
1411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windenergie – Globale Luftströmungen
Aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen dem
Äquator und den Polen kommt es zu thermischen
Strömungen
Die globale Zirkulation
ist überlagert von lokalen
Besonderheiten
1511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Globale Temperaturen
verursacht durch Sonneneinstrahlung
April 2006
[www.ssec.wisc.edu]
1611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
+
_
Strahlungsbilanz der nördlichen Hemisphäre
Der Wind entsteht durch Sonneneinstrahlung auf die Erde
Energieüberschuss am Äquator
(Erhitzung der Luft Aufsteigen der Luft)
Energiedefizit an den Polen (Abkühlung der Luft)
Ausgleich durch die globale Luftströmung vom Äquator zu
den Polen
1711/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windstärken in Europa
Durchschnittliche
Windgeschwindigkeiten
Achtung: Messhöhe beachten!
1811/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Ungestörte Luftströmung verlangsamt sich zum
Erdboden hin durch die Oberflächenreibung
Ab ca. 1.000 m über der Erdoberfläche befindet
sich ungestörte Luftströmung
Darunter reibt sich Luftströmung an
Erdoberfläche,
wodurch sich die Windgeschwindigkeit verringert
Je stärker die Rauigkeit, desto stärker ist der
Abbremsvorgang
Wichtig bei WEA-Standorten:
• Rauigkeit des Geländes
• Hindernisse:
große Gebäude,
einzelne Bäume etc.
• Kontur des Geländes
(Orographie)
Offshore Windpark Tunø Knob (Dänemark)
Typischer Windpark in komplexem Gelände (Deutschland)
1911/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Lokale Windbedingungen – Grenzschichten
Schichtung der Troposphäre:
• In der planetarischen Grenzschicht (ca. 0,5 – 2 km) wird der Wind von der
Oberflächenform der Erde beeinflusst
• “Ekman Schicht” (ca. 1 km), Winddrehungen und Windzunahme des
Reibungswindes
• Bodennahe Luftschicht, auch “Prandtl Schicht” genannt
(ca. 80 m – 150 m), starke Beeinflussung durch Erdoberfläche
2011/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Rauigkeitsklassen
z0 = 0,0002 mz0 = 0,03 m
z0 = 0,10 m z0 = 0,40 m
Europäischer Windatlas: Beschreibung der Rauigkeitslänge z0 mit Bildern
2111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
[ww
w.m
ete
d.u
car.
edu/n
poess/m
icro
wave_to
pic
s/land_ocean/p
rint.htm
#s1p0]
Windenergie – verursacht durch Sonneneinstrahlung
Lokaler Effekt: See-Land-Brise
Temperaturunterschiede zwischen Land und See treiben das
lokale thermische System an.
Tag und Nachtströmungen bewegen sich in entgegen gesetzte
Richtungen.
2211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windenergie – Beeinflussungen in Bodennähe
www.aee.or.at
Hindernisse
Lineare
Strömung
Turbulente
Strömung
2311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Spitzenböen am 04.02.2011
[ww
w.w
ett
ero
nlin
e.d
e]
Spitzenböen am 24.09.2010
Lokale und Regionale Windsysteme – Spitzenböen
2411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Lokale und Regionale Windsysteme – Extremwetter
nicht geeignet für Windenergienutzung
Wirbelstürme
Hurrikan / Tornado
• Luftmassenbewegung aufgrund
von hohen
Temperaturunterschieden
• Hohe Windgeschwindigkeiten
verursachen schwere Schäden
• Nicht geeignet für
Windenergienutzung
Tropischer Wirbelsturm “Yasi” triff auf Australien
05.02.2011
[Australian News]
2511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Einführung
Geschichte der Windenergienutzung
Physik des Windes
Windenergienutzung
Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Märkte in Deutschland und weltweit
Die Technik dahinter – gängige Windenergieanlagen
Onshore - Windparks
Offshore – Windparks
Kleine Windkraftanlagen
Arbeitsfelder und Berufsbilder
2611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
B
eaufo
rt-Grad 3 16 km/h · 1878 m² entsprechen 100.000 W
·
B
eaufo
rt-Grad 4 · 24 km/h · 532 m
²
Beaufo
rt-G
rad 5 · 34 km/h · 196 m
²
6 ·
44 km/h · 86 m²
7 · 5
5 km/h · 43 m²
8
9
frischer Wind kleine Bäume beginnen zu schwanken
starker Wind starke Äste bewegen sich
steifer Wind Bäume bewegen sich
stürmischer Wind Zweige brechen
Sturm kleine Schäden an Häusern und Dächern
5
6
7
8
9
· ·
· ·
· ·
· ·
· ·
8 9
· 68 km/h · 24 m² · 81 km/h · 14 m²
3 schwacher Wind Blätter und dünne Zweige bewegen sich
· ·
mäßiger Wind Zweige und dünne Äste bewegen sich
4 · ·
Windstärken nach Beaufort
jede Kreisfläche enthält das gleiche Leistungsangebot
2711/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windenergie ist die kinetische Energie (Bewegungsenergie) sich
bewegender Luftmassen.
Diese Energie wird in der Rotorfläche
dem Luftstrom entzogen.
Windleistung ist Energie pro Zeit:
2
12
1mvEWind
Windkraft nutzen – aber wie?
v1
A
Rotor
P1 = Pex + P3
2811/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Leistungsumsetzung durch die Windenergieanlage
Windleistung
Rotorverluste
nutzbareRotorleistung
3
1
2
1Wind ρAv2
1vm
2
1EP
Windleistung in der Rotorfläche:
)(EP 1.Rotor Windvc RotorP
Rotorleistung:
)(ρAv2
11.
3
1 vc RotorP
cP – Leistungsbeiwert (Effizienz)
2911/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windverhältnis= v3/v1
Leis
tungsbeiw
ert
cp
• v3/v1 = 1 bedeutet keine
Leistungsentnahme durch den Rotor
• v3 = 0 bedeutet völligen Stillstand der
Luft im Rotor (physikalischer Unsinn)
• Der optimale Leistungskoeffizient
(größte Effektivität) zwischen den
Werten ist gegeben bei
v3/v1 = 1/3 resp. v2/v1 = 2/3
• Das theoretische Leistungsmaximum liegt bei 59,3%
• Moderne WEA zur Energiegewinnung erreichen eine maximale
Rotoreffizienz von mehr als 50%
(gesamte Systemeffizienz ca. 45% bis 50%)
Physikalisches Leistungsmaximum (nach A. Betz, 1920)
3011/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Leistungsentnahme im Betrieb
Die Leistungsentnahme einer WEA hat zwei Betriebsbereiche:
v1 < vN(Windgeschwindigkeit kleiner als
Nennwindgeschwindigkeit):
P ~ v3: Leistungsentnahme folgt
in etwa der Windleistungskurve
v1 > vN(Windgeschwindigkeit größer als
Nennwindgeschwindigkeit):
P = PN: die Leistungsbe-
grenzung greift, um eine
Überlastung des Generators zu
verhindern
Windgeschwindigkeit v in m/s
Sp
ezifis
che
Le
istu
ng
in W
/m²
η: mechanisch-elektrische Effizienz
3111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
“Auftriebssprinzip”: Eine schmale
Segelfläche lenkt den Wind um.
Die Strömungsumlenkung bewirkt
eine Auftriebskraft.
“Widerstandsprinzip”: Ein
breites Segel bremst den Wind
stark ab. Es entsteht eine
Widerstands- bzw. Schubkraft.
Windenergie nutzen – physikalische Prinzipien
FL
FD
3211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Modell eines Schalenkreuz-Anemometers
Vereinfachte Darstellung mit nur 2 Schalen
v
v-u
v+u
u
u
Wind-
geschwindigkeit
Anström-
geschwindigkeit
Umfangs-
geschwindigkeit
A
cW1 = 1,3
cW2 = 0,34
3311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Rotierender Flügel beim Auftriebsläufer
Geschwindigkeitsdreieck: Vektoren: c = v2 + u , Betrag: c² = v2² + u²
c : Anströmgeschwindigkeit (relative Geschwindigkeit)
u = R : Umfangsgeschwindigkeit des Flügels an der Blattspitze
v2 : Windgeschwindigkeit in der Rotorebene (vom Rotor bereits beeinflusst)
n : Rotordrehzahl in 1/s
W = 2*pi*n : Winkelgeschwindigkeit in1/s
Schnelllaufzahl:
Umfangsgeschwindigkeit bezogen auf die Windgeschwindigkeit
Rotorblatt = Flügel
Drehachse
Rotorebene
R
v2
cρ
2
1AcF 2
LL
W
c
u
v2
FL
3411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Druckverteilung am Blattprofil eines Auftriebsläufers Das Blatt wird mehr nach oben gesogen als von unten getragen
3511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Stall-Effekt am Rotorblatt
3611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Die Technik einer modernen WEA
Spannsatz
Kompakte Gondel, aber Rotorlast wirkt sich auf Getriebe aus – heute gibt es spezielle WEA
Getriebe
1 2
3
Elastomerlager
Nabe
Konische Rotorwelle
Windnachführungsmotoren
Maschinenträger
Kühler
Generator
[DeW
ind
D8]
Getriebe
Rotor-hauptlager
Blattlager
Pitch
Elektronik
Spinner
Drei-Punkt Befestigung für Rotorwelle:
festes Rotorhauptlager und
zwei flexibel Gummigetriebelager
3711/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Kalkulationsschema für den Energieertrag
Resultierende
Ertragskurve
Leistungskurve
der WEA
Windhistogramm des
Standorts (Berlin)vi in m/s
vi in m/s
vi in m/s
Ei in kWh
Pi in kW
hi in %
vN
PN
(a)
(b)
(c) =S [(a)*(b)*T ]
TPhEE iiitotal SS hi Relative Häufigkeit der Windklasse in %
Pi El. Leistungsertrag der Windklasse vi
T Zeitperiode (z.B. Jahr = 8760h)
Ei Energieertrag der Windklasse
Etotal Gesamtenergieertrag in Zeitperiode
3811/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
3 Punkte, die der Windmüller wissen muss
Die Formel für die Windleistung enthält Windgeschwindigkeit ³
d.h. doppelte Windgeschwindigkeit liefert 8-fache Leistung
Aktuelle Windenergieanlagen arbeiten mit dem Auftriebsprinzip
wie Flugzeuge, Hubschrauber oder Segeljollen,
Nicht wie Rahsegler und Anemometer
Man kann nur maximal 59% der Windleistung nutzen
(Physikalischer Wirkungsgrad nach Betz)
Der Gesamtwirkungsgrad von WEA liegt ca. bei 50%
3911/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Einführung
Geschichte der Windenergienutzung
Physik des Windes
Windenergienutzung
Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Märkte in Deutschland und weltweit
Die Technik dahinter – gängige Windenergieanlagen
Onshore - Windparks
Offshore – Windparks
Kleine Windkraftanlagen
Arbeitsfelder und Berufsbilder
4011/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Voraussetzungen für Windparkprojekte
Windangebot (Standort)
+ Kapital (Technik, Wirtschaft)
+ Politische Rahmenbedingungen (Politik, Umwelt, Akzeptanz)
= Markt zur Nutzung der Windenergie
Waren diese Bedingungen gegeben, trat
jedesmal ein Boom der Windenergienutzung
ein:
Dänemark 1980/81
Kalifornien 1980/81
Deutschland seit 1991
§
Indien 1993
Spanien 1997
Frankreich, Italien, China, USA ...
4111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Entwicklung der gesetzlichen Bestimmungen
4211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Netzgebundene WEAs:
Globale Installation 1996-2010: 197 GW
Jahr
Insta
llie
rte L
eis
tun
g in
GW
[Global Wind Energy Council (GWEC), 2011]
4311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windenergie - Globale Installation je Kontinent
[Glo
ba
l W
ind E
ne
rgy C
ou
ncil
GW
EC
, 2
011
]
Jährliche Installation 2003 - 2010
4411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
China 22%
USA20%
Deutschland14%
Spanien10%
Indien7%
Italien3%
Frankreich3%
Großbritannien3%
Kanada 2%
Dänemark2%
Sonstige 14%
Windenergie weltweit 2010 Top 10 der installierten Leistung und Marktanteil in Prozent
LandGesamt
2010 in MW
Bis 07/2011
in MW
China 42.287 52.800
USA 40.180 42.432
Deutschland 27.214 27.981
Spanien 20.676 21.150
Indien 13.065 14.550
Italien 5.797 6.200
Frankreich 5.660 6.060
Großbritannien 5.204 5.707
Kanada 4.009 4.611
Dänemark 3.752 k.A.
Gesamt Top 10 168.844 MW 185.451 MW
Quelle: GWEC, 2011
4511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windenergieanlagen
in Deutschland
Räumliche Verteilung der
installierten Leistung aller in
Deutschland installierten
WEA (in MW).
27.981MW, Stand 2010
Qu
elle
: w
ind
mo
nito
r
4611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Installierte und kumulierte Wind Leistung in Deutschland
Stand: 07/2011
Gesamt: 27.981 MW
Neubau 2011: 793 MW
Qu
elle
: D
EW
I/B
WE
, 2
011
4711/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Windenergie-Nutzung in den Bundesländern
– Rangfolge nach installierter Leistung
Qu
elle
: D
EW
I, 2
011
4811/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Marktanteile am Neubau in Deutschland – 2009/2010
4911/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
„Technik von Windkraftanlagen“
Einführung
Geschichte der Windenergienutzung
Physik des Windes
Windenergienutzung
Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen
Märkte in Deutschland und weltweit
Die Technik dahinter – gängige Windenergieanlagen
Onshore - Windparks
Offshore – Windparks
Kleine Windkraftanlagen
Arbeitsfelder und Berufsbilder
5011/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
WEA: Onshore (1)
REpower 3.XM - Baureihe
• Prototyp nahe Husum, Ende 2008
• REpower 3.4M
o Nennleistung: 3,4 MW
o Rotordurchmesser: 104 m
o Nabenhöhen: 78 – 128 m
• REpower 3.2M
o Nennleistung: 3,2 MW
o Rotordurchmesser: 114 m
o Nabenhöhe: 93 m
[REpower]
[REpower] [REpower]
5111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
WEA: Onshore (2)
Enercon E-101
Prototyp 2010
3 MW, 101 m Rotordurchmesser
99 m / 135 m Nabenhöhe
(ww
w.e
ne
rcon
.de
)
5211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
WEA: Onshore (3)
Enercon E-126
Prototyp Rysumer Nacken nahe
Emden, November 2007
ca. 18 WEA errichtet
6 - 7,5 MW
ca. 18 GWh/Jahr
(18 Mio. kWh/Jahr)
127 m Rotordurchmesser
135 m Nabenhöhe
Rotorblatt besteht aus
2 Segmenten,
im Inneren aus Stahl
[ENERCON]
[wik
ipedia
][K
ey W
ind E
nerg
y]
5311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Fuhrländer.de press release: 01/2007
Die höchste Windturbine
Fuhrländer FL2500
Laasow, Brandenburg
Gitterturm: 162 m
Nennleistung: 2.500 kW
Rotordurchmesser : 100 m
5411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
WEA: Onshore und Offshore (1)
Vestas V112 - 3 MW
• Prototyp 2009
• 3 MW, 112 m Rotordurchmesser
• 85 m / 119 m Nabenhöhe
• Synchrongenerator mit PM
[ GE Deutschland]
[Vestas]
Vestas V90 - 3MW
• Prototyp: 2002
• 3 MW, 90 m Rotordurchmesser
• Mehr als 500 WEA Offshore und Onshore in Betrieb
[Vestas]
5511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
[Ren
ewableEn
ergyWorld]
[REpower]
[REpower]
REpower 5M
• Prototyp: Oktober 2004
• 5 MW, 126 m Rotordurchmesser
• 6 WEA Offshore (WP alpha ventus),
weitere Onshore
REpower 6M
• 3 Prototypen
(onshore)
März 2009
• 6,150 MW
• 126 m Rotordurch-
messer
WEA: Onshore und Offshore (2)
5611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Offshore Windenergie-Technologie
Installation
Wartung
TragstrukturWindenergieanlage
Netzanbindung
Wirtschaftlichkeit, Risiko
5711/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Bard 5.0
• 2 Prototypen Onshore in Emden
• 1 Prototyp Nearshore in Hooksiel, BARD
Offshore 1 z.Z. im Bau
• 5 MW Nennleistung
• 122 m Rotordurchmesser
• 90 m Nabenhöhe
Areva Wind M5000 (ehem. Multibrid)
• Prototyp: Dezember 2004
• 5 MW Nennleistung
• 116 m Rotordurchmesser
• 6 WEA Offshore (WP alpha
ventus), weitere Onshore
[www.bard-offshore.de]
[www.multibrid.com, 2009]
WEA: Offshore (1)
5811/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Siemens SWT-3.6-120
• 3,6 MW Nennleistung
• 120 m Rotordurchmesser
• 2 Prototypen nahe Kopenhagen,
Dänemark errichtet im Dezember 2009
Siemens SWT-3.6-107
• 3,6 MW Nennleistung
• 107 m Rotordurch-
messer
• Mehr als 100 WEA
in Betrieb
WEA: Offshore (2)
Windpark Burbo, Großbritannien [ww
w.s
iem
en
s.c
om
]
5911/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Turbinenkonzepte
• Zuverlässig
• Robust gegen Schwerwetter und Korrosion
Tragstrukturen
• Abhängig von Wassertiefe und Seeboden
Installation von Fundament, Turm und Turbine
• Wetterabhängig
• Verfügbarkeit von Kran- und Installationsschiffen
Betrieb & Wartung
• Zugänglichkeit begrenzt (Boote, Spezialschiffe, Helikopter)
Netzanbindung
• Seekabelwege
• Kapazität (HGÜ oder Wechselspannung) & Transformatorstation
• Netzintegration
Was ist speziell an der WEA-Offshore-Technik?
6011/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Bauarten von Kleinwind-
energieanlagen (KWEA)
[Quelle: Qualitätssicherung im Sektor der Kleinwindenergieanlagen,
BWE 2011]
6111/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
ww
w.k
lein
win
danla
gen.d
e/h
tml/selb
stb
au.h
tml
Beispiele für Bauformen von KWEA
ww
w.k
lein
win
danla
gen.d
e/h
tml/flip
_150.h
tml
ww
w.v
ert
ikale
win
dkra
ftanla
gen.d
e
H-Darrieus-Rotor 3 - Blatt Rotor 2 - Blatt Rotor
6211/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
ww
ind
ea.o
rg
Betrieb von
Telekommunikations-
einrichtungen
Anwendungen für KWEA
Batterielader für Boote Betrieb von
elektrischen Zäunen
6311/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Prognose der jährlichen neu installierten
Windenergieleistung in Deutschland
[DEWI-Studie 2008]
6411/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
2020: Das Potenzial der Windenergie
6511/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Unterrichtsmaterialien
Österreichische Interessens-
gemeinschaft Windkraft
http://igwindkraft.at/kinder/
BMU Bildungsmaterialien für Grundschulen –
Erneuerbare Energien
http://www.bmu.de/bildungsservice/bildungsmate
rialien/grundschule/doc/46177.php
6611/2011 Technik und Berufsbilder Windenergie Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Vielen Dank!