Windkraft

Hallo, Stefan,

Du meintest am 29.08.09:

Ja. Nein.

Viele Gruesse! Helmut

Moin,

Stefan Ollermann schrub:

Gibt beides.

Nein, so nicht. Wenn nur die Trägheit des Rotors das Problem wäre, dann wäre das kein Problem, dann dauert das Anlaufen halt nur länger. Und wenn es zu lange dauert, dann weht wohl ohnehin kein richtiger Wind. Die Lagerreibung sollte jedenfalls vernachlässigbar sein.

Zu b) Wenn, dann verwendet man den Generator als Motor.

Zu a) IMO ist es eine Frage der Form der Flügel. Und deren Verstellbarkeit.

Verblüffenderweise ist es so, dass eine große Anlage mit verstellbaren Flügeln im Betrieb die Flügel so stehen hat, dass sie mit dieser Flügelstellung aus dem Stand heraus bestenfalls rückwärts anlaufen würde (ich habe mal eine Anlage gesehen, die IMO rückwärts lief, da muss wohl irgendwas schief gelaufen sein:-) ).

Die Frage ist also, ob sich die Flügel so weit verstellen lassen, dass die Anlage auch aus dem Stand heraus von selbst anlaufen kann, und oder ob sich die Flügel überhaupt verstellen lassen.

Aber wenn man einen Antrieb zum Anlaufen braucht, dann nimmt man eigentlich immer den Generator und schaltet ihn einfach nur etwas anders. Der technische Aufwand dafür ist viel geringer als der, den ein Zusatzmotor mit sich brächte.

CU Rollo

Kennst du Beispiele für Anlagen mit Anlaufhilfe?

Manche Anlagen geben bei Schwachwind kurzzeitig Energie an den Rotor, um das Stehenbleiben und komplette Neuanlaufen zu vermeiden.

Etwas ingenieursmässiger formuliert ;-> : Die Anlage kann letztendlich nur die Energie umwandeln, die der Wind liefert. Und die Verluste sind im Vergleich zur erwarteten Leistung recht gering.

Jein, Selbstanlauf geht auch mit starren Flügeln. Die Profilgestaltung ist i.d.T. eine Herausforderung.

Parkstellung. Wenn das Ding dabei sachte dreht (egal, wierum) ist kein Problem, dabei wird nicht viel Energie umgesetzt. Wichtig ist, das der Propeller nicht durchgehen kann. Das gleiche Problem wie bei allen Generatorsätzen: was machen wir, wenn unsere Energiequelle schiebt, aber wir aus irgendwelchen Gründen die Energie nicht ans Netz weiterreichen können? Schnell abregeln ... oder den Krater wieder zuschippen.

Wie gesagt, Selbstanlauf geht auch mit starren Flügeln, man Windmühle.

ACK. Ob Autokonstruktöre das jemals begreifen werden? ;-)

tilo

Tilo Strack schrieb:

Das gab es schon vor > 40 Jahren. Nannte sich Dynastart (AFAIR). Mein "Prinz" hatte so einen "Starter"

Windanlagen mit Starter?

--=20 mfg hdw

um Gottes Willen! Wie sollten die dann jemals Strom erzeugen?

Klein, starre Flügel: Rotor langsam in den Wind drehen und sobald der Rotor netzsynchron läuft Schütz einschalten. Bei starkem, böigem Wind ist das ein riskantes Unterfangen, vor allem wenn die SPS lahm ist.

Groß, verstellbare Flügel: Flügel geeignet verstellen, synchronisieren und ab ans Netz. Danach Flügel auf maximale Leistung einstellen.

Marcel

Marcel Müller tipperte in news:4a9aafc2$0$32664$ snipped-for-privacy@newsspool2.arcor-online.net

Sind aktuell nicht eher Umrichter üblich?

Dito?

Versteh' ich jetzt nicht.

-v

tilo

Wer mit dem Wind spielt... Oder so ähnlich.

Das ist böentechnisch weitaus problematischer, da die Blattverstellung vergleichsweise langsam ist. Drum gibt es auch Gross+starre Flügel.

Zwischenkreise sind out. ASM direkt am Netz sind in.

Und der Netzbetreiber freut sich, weil er u.U. die Böen in der Mittelspannungsebene erkennen kann :-/

tilo

Moin,

Tilo Strack schrub:

Habe davon gehört, aber zu wenig Ahnung von real existierenden Anlagen, um das zu beantworten.

Ist es für die wirklich großen Anlagen optimal, mit starren Flügeln zu arbeiten? Das heißt doch im Normalfall, dass die Flügel bei Nennlast keinen optimalen Anstellwinkel haben können, oder?

Mit kam das schon recht schnell vor. Aber gut, wenn nichts dran hängt, ist es auch egal.

Klar geht es. Aber ist es auch wirtschaftlich?

In Deutschland wohl nicht so bald.

CU Rollo

Definiere "optimal". Als Inschenör kuckt man natürlich erstmal auf den Wirkungsgrad, aber wenn die Primärenergie nichts kostet, stehen Anlage- und Betrübskosten im Vordergrund.

Bei Nennlast u.U. schon, aber nicht bei jeder Windgeschwindigkeit, und das ist der Sinn der Übung :-)

Der Energiegehalt der Luft hängt (u.a.) quadratisch von der Windgeschwindigkeit ab. D.h. wenn man den Wind voll ausnützen wollte, müsste man gigantische Leistungen installieren, die vielleicht ein paarmal im Jahr auftreten. Und sobald der Wind _etwas_ schneller wird, muss man abschalten, der Leistungsüberschuss wächst ja auch quadratisch, das kann man nicht einfach wegbremsen. Eine Anlage, die bei 4 Bft (die Bäume rascheln) 1 MW umsetzt, muss in einer Sturmbö mit knapp dem 10fachen fertigwerden, und da ist noch lange nicht Schluss. Umgekehrt bringt die bei 3 Bft gerade mal 300 kW. Bastel damit mal ein Netz.

Sinnvoller --aus Sicht des Anlagenbesitzers wie des Netzbetreibers-- ist eine Anlage, die in einem möglichst weitem Geschwindigkeitsbereich Leistung abgibt, am bestem immer die installierte. Also wird der Rotor so konstruiert, dass er möglichst früh volle Leistung bringt und bei steigender Windgeschwindigkeit die überschüssige Leistung verheizt.

Die Leistungskennlinien aktueller Anlagen sind in einem weitem Bereich konstant, das ist umso beeindruckender, wenn man diesen quadratischen Zusammenhang Live erlebt hat (Segler nicken jetzt andächtig).

Auf dem Papier geht der Wirkungsgrad natürlich runter, aber Wind kost' ja nix, was Geld kostet ist die Anlage und der Unterhalt.

Dazu kommt dann noch, dass Verstellpropeller in dieser Grössenordnung der Albtraum jedes Maschinenbauers sind. Starre Propeller dagegen haben keine beweglichen Teile -> billiger, geht nicht kaputt, weniger Wartung.

Und um Böen abzufangen ist ein Verstellprop in der Grössenordnung viel zu langsam, bzw. den Schnellen möchte niemand bezahlen.

Mir fällt grade ein, es gibt auch eine Handvoll Anlagen, die verkehrtrum laufen. Aber ein Defekt ist natürlich auch nicht auszuschliessen.

Ich wüsste nicht, was dagegen spricht. Die Energie muss ja irgendwo herkommen, und der Eintrag durch den Wind muss in einer sinnvollen Relation zur installierten Leistung und den inneren Verlusten stehen. Wasser- oder Dampfturbinen werden ja auch nicht elektrisch angekurbelt, oder doch?

tilo

Haftreibung > Gleitreibung.

Eine Lichtmaschine ist auf Dauerlast ausgelegt, ein Starter auf Kurzzeitbetrieb. Der Innenwiderstand einer Lichtmaschine dürfte deutlich höher sein als der einer Lichtmaschine. Beim Starter geht es um momentan gewaltiges Drehmoment, das eine Lichtmaschine nicht so leicht aufbringen kann. Die Sache mit dem Dynastart, die Paulchen angesprochen hat, funktioniert wahrscheinlich nur in einem ganz engen Leistungsbereich, der beim Prinz halt grad gepasst hat.

Aktuell wird trotzdem an solchen Konzepten gearbeitet. Die sehen aber schon etwas anders aus als billige Lichtmaschinen, die per Riemen angekoppelt werden. Dabei handelt es sich um Generatoren, die an die getriebelosen Windgeneratoren von Enercon oder Leitner erinnern. Sie arbeiten direkt auf der Kurbelwelle, sind als großer Ring etwa in Kupplungsgehäusedurchmesser ausgelegt und im Motoren (oder Getriebe)gehäuse integriert. Sowas Langsamdrehendes kostet deutlich mehr als nur eine kleine und hochtourige Lichtmaschine. Dafür kann man aber leicht in den Hybridbetrieb gehen und Bremsenergie rückgewinnen, die dann beim nächsten Beschleunigen wieder in den Antriebsstrang eingespeist wird (Mild-Hybrid). Mit entsprechenden Akkusätzen kann man damit auch größere Hybridkonzepte bis hin zum Plug-In-Hybrid und Elektroauto mit "Flautenschieber" realisieren. Letzteres wird man aber eher mit Direktantrieb an den Rädern bauen, um das Getriebe zu umgehen.

Naja, schneller als das ganze (große) Ding drehen geht das doch schon. Es dürfte wohl alles eine Frage der Schnelligkeit sein, mit der man den Generator ans Netz bekommt. Ein hässlicher Lastwechsel für das Getriebe ist es aber allemal. Ehrlich gesagt, keine Ahnung, wie das bei größeren Anlagen abgefangen wird. Bei den kleinen Gartendingern ist wohl gar nix drin. Da zählt rohe Gewalt beim Einschalten.

Na super! Aber eigentlich sind das doch eher lokale Erscheinungen. Gemittelt über die hunderten von Windgeneratoren ist das doch eher Rauschen, oder?

Marcel

Ich glaube, du unterschätzt den Energiegehalt und die Heftigkeit von Fallböen. Natürlich ist Blattverstellung besser als nix, aber es gibt Situationen da reicht das nicht.

Das kann auch bei Generator am Netz schiefgehen, wie schon erwähnt übersteigt der Energieeintrag durch starke Böen die installierte Leistung um eine Grössenordnung und mehr.

Durch geeignete Konstruktion der Blattprofile. Bei hohen Windgeschwindigkeiten reisst die Strömung ab, dann trägt der Prop kaum noch Leistung ein.

Das hängt u.a. vom Verhältnis Wind-zu-sonstiger Leistung im Netz und der räumlichen Ausdehnung der Böen ab, das können auch x km in jeder Richtung sein. Den Anlagenbetreibern ist das wurscht, die speisen ein, was ihr Generator hergibt, das Netz kann dann sehen, wo es die Energie hinschiebt. Mir wurde das vor etlichen Jahren von Mitarbeitern eines norddeutschen EVU als reales Problem geschildert. Da wo viele Windgeneratoren rumstehen, ist ja das Netz meist auch nicht besonders pfett, da kann sowas schon durchschlagen.

tilo

Ah, jetzt dämmerts.

Nein, von Anlaufhilfe war bei diesen Anlagen nicht die Rede, kann natürlich sein, dass es trotzdem gemacht wird. Als Begründung für das Überbrücken wurde u.a. Marketing angegeben: Wenn der Bauer sich so ein Ding aufs Feld stellen will¹, kuckt er, was die Nachbarn so haben. Und weil er weiss, dass die Anlage nur Geld einspielt, wenn sie läuft, rücken Anlagen die stehen, wenn andere laufen nach unten auf der Liste.

Ein technischer Grund ist, dass man den Rotor wegen der Böenproblematik nur ungern frei laufen lässt, entweder er ist "eingekuppelt" oder man bringt ihn in Parkstellung, die im Rotor steckende Energie ist dann pfutsch. Gut, das ist andersrum ein Argument pro Anlaufhilfe, beim Anlauf will man ja sicher auch möglichst schnell geordnete Verhältnisse.

tilo

[1] Das war noch bevor die kreuz-und-quersubventionierten Grosswindparks wie Pilze aus dem Boden schossen.

Solche Aussagen halte ich für dummes Marketinggeschwurbel. Würde mich wundern, wenn's wahr wäre. Aber wer Marketingleute kennt, weiß, dass sie selbst den allergrößten Blödsinn machen, wenn man damit was verkaufen kann. So gesehen natürlich...

Das Anlaufproblem hat man vor allem in Anlagen mit Übersetzungsgetriebe. Da ist man nämlich schnell in der Selbsthemmung. Kurz davor wird's mit dem Anlauf schwierig. Je höher das Übersetzungsverhältnis, desto größer ist gemeinhin das Problem. Ist dieses nur groß genug, fliegt es eher auseinander als dass es eine langsame in eine schnelle Drehung übersetzt.

Auf mich hört ja keiner. Ich schlage seit Jahrzehnten ein automatisches bilaterales Stromhandelssystem für ALLE vor. Die Ökos fürchten damit, dass wir dann nur noch billigen Atomstrom im Netz hätten. Die Großstromversorger befürchten, dass ihre Anlagen dann nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben sind. Mit solchen Vorstellungen sitzt man also zwischen allen Stühlen.

Tilo Strack schrieb...

Der Energiegehalt steigt sogar kubisch mit der Windgeschwindigkeit! Das solte auch den Eigenanlauf ab einer gewissen Mindestgeschwindigkeit=20 erlauben. Hilfsenergie (aus Akku oder Netz) wird zur Ausrichtung der=20 Gondel in den Wind ben=F6tigt. Au=DFerdem kann die Propellerverstellung=20 Hilfsenergie ben=F6tigen.

- Heinz

Heinz Saathoff schrieb...

Korrektur: Beim Anlauf z=E4hlt nur die Kraft, die auf die Propeller wirkt,= =20 und die steigt nur quadratisch mit der Windgeschwindigkeit.

- Heinz =20