Referat über Windkraftanlagen
Aufbau einer Windkraftanlage (Dreiblattrotor)
Das Fundament:
Es gibt 2 unterschiedliche arten von Fundamenten die beim bau einer Windkraftanlage zum Einsatz kommen.
- Flachfundament: Dieses Fundament wird überall dort eingesetzt wo ein Tragfähiger Baugrund Vorhanden ist. Das Fundament besteht aus Stahlbeton und wird vor ort gegossen. Das Erste Stück des Turms ist dabei in das Fundament mit eingearbeitet.
- Tiefgrundfundament: Bei besonders weichem Untergrund z.B. in Mooren wird das Tiefgrundfundament verwendet. Dabei werden viele schon vorgefertigte Stahlbetonpfähle tief in den Boden gerammt. Die Stahlbetonpfähle werden am Ende mit einer großen Betonplatte verbunden, auf dieser auch der Turm Steht.
Der Turm:
Der Turm trägt die Gondel und den Rotor der Windkraftanlage. Es gilt: umso höher der Turm desto mehr Leistung bringt die Windkraftanlage, da in höheren gebieten ein stärkerer Wind weht. Die Rotorblätter können bei einem hohen Turm größer als bei einem Kleinen Turm sein.
3 Verschiedene Arten von Türmen werden bei der Windkraftanlage eingesetzt.
- Gittermast
- Betonturm
- Konischer Stahlrohr Turm
Heute werden nur noch Stahlrohr Türme gebaut, da die am meisten Belastung aushalten.
Die Gondel:
Die Gondel sitzt auf dem Turm. Sie ist um 360° drehbar. Die Gondel beinhaltet fast alle für den Betrieb notwendigen Bauteile.
In der Gondel befinden sich: Getriebe, Generator, Bremse, Antriebswelle, Windrichtungsnachführung, Steuerungs- und Sicherheitssysteme.
Am Anfang der Antriebswelle befindet sich die Rotornarbe mit den Rotorblättern.
Die Rotorblätter:
Bei großen Windkraftanlagen haben sich luvseitige (dem Wind zugewandte) Dreiblattrotoren bewährt. Zwischen den 1970er und 1980er wurden auch viele
2 Blättrige Windkraftanlagen erbaut, die heute aber großteils außer dienst gestellt worden sind. 3 Blättrige Windkraftanlagen haben sich deshalb erwährt, da man mit ihnen den meisten Strom erzeugen kann. Sie sind Schwingungstechnisch auch am leichtesten beherrschbar. Wenn ein Rotorblatt am Turm Vorbeiläuft benötigt es wegen des Luftstaus deutlich weniger Energie, dies führt zu einer ungleichmäßigen Bewegung der Rotorblätter. Dieser Effekt ist bei der 3 blättrigen Version leichter beherrschbar.
Moderne WKA können auch die einzelnen Rotorblätter drehen so das so viel Wind wie möglich in eine Kreisbewegung umgewandelt wird.
Funktion einer Windkraftanlage
Wie entsteht Wind?
Die Strahlung der Sonne ist verantwortlich für die Entstehung der Winde. Etwa 2, 5 Prozent der auftreffenden Solarstrahlung sorgen für die Bewegung der Atmosphäre. Die Windenergie entsteht also durch die Sonnenenergie.
Die Sonne erwärmt die Erde am Äquator stärker als an den Polen. Die Ausgleichsströmung zwischen den Gebieten der Erde betrachten wir als Wind.
Funktion einer Windkraftanlage
Wenn der Wind mit ca. 5m/s auf die Windkraftanlage trifft, startet der Computer die Windlaufausrichtung, und stellt die Rotorblätter optimal in den Wind. Wenn der Wind nun auf die schräg angeordneten Rotoren trifft, entsteht eine Drehbewegung. Der Rotor ist dabei mit der Antriebsquelle und einem mehrstufigem Getriebe verbunden, das die Drehzahl des Rotors mit der Drehzahl des Generators anpasst. Der Generator liefert daraufhin Strom, welcher in Leitungen durch den Turm nach unten gelangt und in das Netzwerk eingespeist wird. Bei optimalen Windbedingungen kann so eine Windkraftanlage bis zu 6 MW Nennleistung liefern.
Die verschiedenen Windkraftanlagen
Es gibt 3 verschiedene Arten von Windkraftanlagen:
1. Dreiblattrotor:
Die Dreiblättrige Windkraftanlage ist die am meist verwendete Anlage. 3 blättrige Rotoren sind die Leistungs-effizientesten Anlagen. Sie beginnen sich schon ab 4m/s zu drehen, doch ihre volle Leistung liefern sie erst ab einer Windgeschwindigkeit von 11m/s. Der Dreiblattrotor hat sich deshalb etabliert, weil er sehr laufruhig ist, eine hohe Leistung liefern, und eine sehr lange Lebenszeit von ca. 25 Jahren hat.
2. Darrieus-Rotor
Der Darrieus-Rotor besitzt eine Senkrechte Achse, so kann das Getriebe und Generator Am Boden platziert werden. Der Darrieus-Rotor benötigt auch keine Windausrichtungsanlage, da er immer anfängt zu drehen, egal woher der Wind kommt.
Der nachteil des Darrieus-Rotor ist das er sehr viel Platz benötigt. Er beginnt auch erst ab der Windstärke 4 sich zu drehen.
4. Savonius-Rotor
Der Savonius-Rotor besitzt ebenfalls eine Senkrechte Achse. Die Rotorblätter des Savonius-Rotors besteht aus 2 halbkreisförmige Schaufeln die auf einer Platte oben und unten versetzt, gegeneinander angebracht sind. Der Savonius-Rotor beginnt schon ab einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s sich zu drehen. Er läuft auch sehr leise, doch seine Leistung liegt unter dem Darrieus-Rotor und weit unter dem, des Dreiblatt-Rotoren.
Windparks
On-Shore Windparks
Als On-Shore Windparks bezeichnet man Windparks die auf dem Land gebaut sind.
Dabei Werden zwischen 10 und 20 Windkraftanlagen nebeneinander aufgestellt. Sie werden nebeneinander aufgestellt, da hinter einer Windkraftanlage eine sehr hohe Luftverwirbelung entsteht, Die hintere Windkraftanlage würde somit weniger Leisten wie die vordere. Auf diese Weise erreichen moderne Windparks eine Einspeisleistung von ca. 160 MW.
Off-Shore Windparks
Als Off-Shore Windparks bezeichnet man Windparks die auf offenem Meer gebaut sind. Auf dem Meer ist die Windgeschwindigkeit deutlich höher und viel konstanter wie auf dem Land. Dafür sind Transport, Aufstellung und Netzwerkanbindung sehr teuer und aufwendig. Die Windkraftanlagen werden dabei genauso platziert wie bei den On-Shore Windparks
Interessante Fakten
-Die Stromgewinnung aus Windkraft zählt zu den erneuerbaren Energien, denn Wind wird es immer geben, im Gegenteil zu den Fossilen Brennstoffen. Eine Windkraftanlage produziert keine Schadstoffe oder sonstige Gase.
-Nach den Daten für das Jahr 2008 ist in Deutschland die weltweit größte Nennleistung installiert und erzeugt mehr elektrischen Strom aus Windenergie als aus Wasserkraft. Mit rund 19.500 installierten Windkraftanlagen und einer Leistung von 22.247 Megawatt beansprucht Deutschland die Weltmarktführerschaft unangefochten für sich. Auch bei der Produktion der Anlagen und der Anlagenteile gehört Deutschland zu den Technologie- und Weltmarktführern.
-2001 betrug die Leistung einer Windkraftanlage durchschnittlich 1,3 MW. Heute liegt der Wert bei durchschnittlich 4 MW, der den Stromverbrauch von rund 5000 Haushalten entspricht.
-In Deutschland sind zurzeit 33 Off-Shore Windparks in der Nord- und Ostsee geplant, mit ca. 27.200 Megawatt Leistung.
Vor- und Nachteile einer Windkraftanlage:
Vorteile:
– Die Kosten für eine Windkraftanlage sind vergleichsweise sehr gering
– Keine Form der Energiegewinnung benötigt so wenig platzt wie Windenergie
– Keine schädlichen Abgase wie Kohlendioxid, Stickoxide, Schwefeloxid
– Windenergie ist eine erneuerbare Energie
– Off-shore Windparks besitzen keinen negativen Beeinträchtigung bei Fischen.
Nachteile:
– Der Wind ist zwar „kostenlos“ aber nicht stetig, somit ist Windenergie schwer planbar.
– Windkraftanlagen beinträchtigen das Landschaftsbild.
– Hoher Geräuschpegel
– Windkraftanlagen sind eine Gefahr für Vögel
Ich bin skeptisch, ob Offshore-Windparks nicht doch die Meere beeinflussen. Wale sind ja z.B. sehr empfindlich, was Geräusche betrifft. Aber so sind wir nun mal – wir realisieren große Projekte und stellen dann hinterher, wenn es zu spät ist, die Schäden fest. Das betrifft Offshore-Parks natürlich genau so wie zum Beispiel Geothermalkrakftwerke oder Fracking.
[…] praktischen Teil vor Ort widmen sich die Gutachter der Überprüfung vom Fundament bis zur Gondel. Hier könnten sich beispielsweise Risse zeigen, die vom Anlagenbetreiber behoben werden müssten. […]
es gibt 3 verschiedene arten von windkraftanlagen aber hat das gar nichts mit dem asynchronischen und den synchronischen achsen zu tun?
[…] Fazit: Ein Windrad braucht drei Rotorblätter. Sie nutzen den Wind besser, laufen gleichmäßiger, sind leiser und verträglicher für ihre […]
Ein gutes Referat. Der Rotor begint sich schon bei 5m/s zu drehen?
Und wann muss man die ganze Mühle aus dem Wind drehen?
Warun schaltet man nicht einen zweiten Generator nach
wenn die Drehzahl zu hoch wird und schaltet
die ganze Mühle einfach aus indem man Sie
aus dem Wind dreht? Vieleicht lese ich mal
eine Antwort auf diese Fragen?
Danke und Gruss Martin Bieri
Sehr geiles Referat, besten Dank! :*
Eines der besten Referate (wenn nicht gar DAS beste) Im Netz zur Windkraft, super! Würde das eventuell gerne selber in meine Referatesammlung aufnehmen mit – natürlich – sauberer Verlinkung zu diesem Beitrag. Ginge das in Ordnung?
Wir freuen uns, wenn das Referat so gut ankommt und mit einem entsprechenden Quellenverweis, darf das Referat auch gerne verbreitet werden 🙂
Gutes Referat