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New Energy Husum mit Kleinwindanlagen im Fokus

Kleinwind im Aufwind?

10. Februar 2014, 10:48 Uhr | Andreas Knoll

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Technische Anlagenkonzepte für Kleinwind-Energieanlagen

Welche Motor- bzw. Generatorkonzepte eignen sich für KWEA besonders?

Es gibt KWEA mit Asynchrongeneratoren und Synchrongeneratoren. KWEA mit permanenterregten Synchrongeneratoren arbeiten drehzahlvariabel über einen Umrichter bzw. Wechselrichter und erreichen dadurch wesentlich bessere Wirkungsgrade als Anlagen mit Asynchrontechnik.

Welche Vor- und Nachteile haben horizontale und vertikale Rotordrehachsen von KWEA?

Moderne KWEA mit horizontaler Drehachse arbeiten nach dem Auftriebsprinzip und haben sich am Markt aufgrund ihrer höheren Leistungsbeiwerte und aerodynamischen Wirkungsgrade gegenüber Anlagen mit Vertikalachsen durchgesetzt. Ein wichtiges Ertragskriterium, unabhängig vom Rotorkonzept, ist die Angabe der vom Wind überstrichenen Rotorfläche der Anlagen, was ein geeignetes Maß für die Leistungsüberprüfung ist. Bei modernen KWEA kann man für die Leistungsangabe etwa 350 W pro qm Rotorfläche ansetzen. Im Vergleich zu Horizontalanlagen haben vertikale Anlagen gerade in dicht bebauten Gebieten Vorteile: Wegen ihrer Bauart ist keine Nachführung nötig, und der Schattenschlag ist gering. Für beide Anlagentypen muss der Hersteller genügend Unterlagen zum Immissionsschutz (Schall- und Schattenschlag) vorweisen können.

KWEA müssen mit Sturmsicherungssystemen ausgestattet sein. Welche Arten von Sturmsicherungssystemen für KWEA gibt es, und wie funktionieren sie?

Gemäß der aktuellen IEC-Norm 61400-2 müssen KWEA über mindestens zwei unabhängige Sicherheitssysteme verfügen. Diese müssen dafür sorgen, dass eine Anlage auch bei Sturm in einem sicheren Betriebszustand bleibt. Wenn dies nicht möglich ist, muss die Anlage bzw. der Rotor gebremst werden. Es gibt verschiedene mechanische und aerodynamische Regelungs- und Sicherheitskonzepte, die eine KWEA bei Sturm in der Leistung reduzieren bzw. bremsen: Pitch-Regelung (Aus-dem-Wind-Drehen der Rotorblätter), Stall-Regelung (aerodynamischer Strömungsabriss an den Rotorblättern), Windfahne oder elektrischer Antrieb (Aus-dem-Wind-Drehen der Gondel bzw. des Rotors), Helikopterstellung (Aus-dem-Wind-Drehen der Gondel bzw. des Rotors), Scheibenbremse (mechanisches Bremssystem), Generatorbremse (Kurzschluss), Wechselrichter mit Bremswiderständen (Dumpload).

Welche Aufgaben erfüllen Wechselrichter bzw. Einspeiseumrichter in KWEA außer ihrer Kernfunktion?

Windkraft-Wechselrichter erfüllen diverse Steuerungs- und Condition-Monitoring-Aufgaben und gehören zu den wichtigsten Komponenten von KWEA. Wechselrichter wandeln den drehzahlabhängigen Gleichstrom des Windgenerators in netzkonformen Wechselstrom um. Außerdem sind sie als intelligente System-Manager auch für die Regelungs- und Ertragsüberwachung verantwortlich. Über Software-Parameter des Wechselrichters lässt sich die Leistungskurve einer KWEA programmieren. Windkraft-Wechselrichter müssen den aktuellen Normen zur Netzverträglichkeit (VDE-AR-N 4105-R) entsprechen und Aufgaben des Netz-Managements übernehmen.