Die Breeze weht weiter

[MaRiJonas]

Vielen Dank Bernd.

Ja, das macht die Überlegungen und den Ansatz durchaus nachvollziehbar und logisch.

Gruß

Richard

[dabro81]

Hallo,
Bernd hat unseren Ansatz schon ganz gut erfasst und beschrieben.
Es ist genau richtig, wir "überdimensionieren" die Anlage um entsprechend der größeren Fläche einen deutlich höheren Energieertrag zu erzielen. Gleichzeitig reduzieren wir die Leistung und die Belastungen ab ca. 6 m/s Windgeschwindigkeit. Durch unser Regelungssystem steigen die Belastungen auch bei hohen Windgeschwindigkeiten nicht weiter an als bei 6 m/s Windgeschwindigkeit. Unsere Anlage bleibt durch diese Auslegung auch bei der geplanten Größe sehr filigran und günstig. Es gibt noch einige weitere Parameter die wir durch akribische Studien optimieren konnten.
Wie viel Energie bei welcher Windgeschwindigkeit über das Jahr gewonnen wird, hängt sehr stark von der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit und der Verteilung der Windgeschwindigkeiten ab (meist angegeben als Weibull- oder Rayleigh-Verteilung). Unsere Recherchen haben ergeben, dass die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten in der Höhe von Kleinwindkraftanlagen meist deutlich niedriger sind als erwartet. Die Auslegung auf niedrigere Windgeschwindigkeiten ist daher nur konsequent.
Ich möchte noch zu bedenken geben, dass eine Auslegung auf eine niedrigere Nennleistung zwar Energieverluste nach sich zieht, jedoch steigen auch die Belastungen der Anlage mit der 3. Potenz über die Windgeschwindigkeit. D.h. eine Anlage welche bei 6 m/s auf konstante Leistung regelt hat im Idealfall nur 1/8 der Belastungen im Vergleich zu einer Anlage welche erst bei 12 m/s Windgeschwindigkeit abregelt.

Grüße
Jan

[Mr.Bob]

Hallo Jan,

ich weiß das ich etwas spät auf dieses Thema antworte, aber ich bin leider gerade erst auf der Suche nach Informationen über eure Anlage, auf dieses Forum gestoßen.
Folgenden Beitrag möchte ich gerne kommentieren:

Ich möchte noch zu bedenken geben, dass eine Auslegung auf eine niedrigere Nennleistung zwar Energieverluste nach sich zieht, jedoch steigen auch die Belastungen der Anlage mit der 3. Potenz über die Windgeschwindigkeit. D.h. eine Anlage welche bei 6 m/s auf konstante Leistung regelt hat im Idealfall nur 1/8 der Belastungen im Vergleich zu einer Anlage welche erst bei 12 m/s Windgeschwindigkeit abregelt.

Die Lasten einer Windenergieanlage steigen nicht mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit, sondern lediglich mit der 2. Darf ich dich fragen was du studiert hast?
Zudem habe ich mal eine Ertragsprognose mit den von dir genannten Parametern durchgeführt (mittlere Windgeschwindigkeit 3,5 m/s, Nennleistung bei 6 m/s (entspricht ca. 500W), Leistungsbeiwert von 0,3, Rotordurchmesser von 3,5m) und bin auf einen jährlichen Ertrag von gerade mal 1.100 kWh gekommen, was einer jährlichen Ersparnis von ca. 260 Euro entspricht, vorausgesetzt die Energie wird selber verbraucht (Berechnung im Anhang). Ihr müsstet diese Anlage schon sehr sehr günstig verkaufen, damit sich mit diesen Werten eine Wirtschaftlichkeit abbilden lässt. Naja das wollte ich zu diesem Thema nur mal los werden.

Nette Grüße
Bob

[vm]

Hallo Bob

Die Lasten einer Windenergieanlage steigen nicht mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit, sondern lediglich mit der 2. Darf
Bob

Ja die Formulierung ist etwas unglücklich ( die Gesamtleistung des Windes steigt in der 3.Potenz )

Die Belastung auf das Windrad teilt sich in Drehzahl und Druck auf.

Was man unter Belastung versteht ist sicher Ansichtssache.

mfg.Volker

[Ekofun]

Hallo Volker,

denke das Hauptbelastung ist Axsialschub auf Windrad.den rechnet man mit V^2 * 0,61 * A.Denke da sind wir an richtige Seite.So bei 10m/s Wind wirkt au Windrad von 16m^2 Fläche eine Kraft vom 976 N Oben.So muss man dann nach Masthöhe Fundamente ausrechnen,unten ist noch mehr Belastung,so viel mal wie der Turm hoh ist(Hebel).Und sollen auch Profilquerschnite ausgerecnet werden.
Es ist nicht so einfac,es kommt auf Belastungsart,obwohl ist bei Windrädern immer die Belastung als wchselnde Belastung aus allen Richtungen zu nehmen.Und muss noch eine Sicherheits faktor ins Rechnung zu nehmen.Anlage muss stehen auch bei 50 m/s Wind.

Grüße

Ekofun

[vm]

Hallo Ekofun

Ja das klingt realistisch , ich nehme an das Bob das meinte .

Man kann nicht alle Belastungen in einen Topf werfen und dann mit der Wind-oder Wellenleistung gleich setzen.

mfg.Volker

[Mr.Bob]

Was man unter Belastung versteht ist sicher Ansichtssache.

Belastungen auf eine, wie auch immer geartete Struktur sind ganz und gar keine Ansichtsache (zumindest nicht für einen Ingenieur, der unter anderem auch für die Prüfung der Statik verantwortlich ist). Die Belastungen (Lasten) für Kleinwindenergieanlagen werden für gewöhnlich nach IEC 61400-2 ermittelt. Die Norm zeigt hierfür 3 verschiedene Wege auf: 1. mittels einer aeroelastischen Simulation (z.B. mit der Software "Bladed") 2. mittels einer Vermessung am Prototyp oder 3. mittels relativ einfacher Gleichungen aufgeteilt in 8 Lastfälle. Falls man eine Kleinwindenergieanlage kommerziell in Deutschland vertreiben und aufstellen möchte, sollte die Anlage allen Landesbauverordnungen entsprechen, was oftmals heißt mit dem Bauantrag eine prüffähige Statik einzureichen. Den Statiker interessieren grundsätzlich nur alle bautechnischen Komponenten (Turm und Gründung), für deren Bemessung nur zwei Lastfälle interessant sind. Zur statischen Bemessung wird der Lastfall mit extremen Windverhältnissen (50 Jahres Böhe) und zur dynamischen Bemessung der normale Betrieb bei Nennleistung heran gezogen. Leider ist für die Dimensionierung von Turm und Gründung die dynamische Last (Ermüdungslast) absolut nicht ausschlaggebend, sondern fast ausschließlich die statische durch extreme Windbedingungen. Die Lasten resultierend aus der 50 Jahres Böhe sind nicht abhängig von der Nennwindgeschwindigkeit der Anlage, sondern nur von der mittleren Jahreswindgeschwindigkeit in Nabenhöhe (IEC Windklasse). Daher wird die Enbreeze Anlage rechnerisch die gleichen Belastungen ertragen müssen wie eine Anlage mit gleich großem Rotordurchmesser und deutlich höherer Nennleistung und Nennwindgeschwindigkeit (z.B. eine Antaris von Braun), am jeweils gleichen Standort.
Es tut mir leid das ich in meinen ersten beiden Beiträgen bereits sehr neunmalklug rüber komme, aber mich nerven die neuerdings wie Pilze aus der Erde sprießenden Firmen mit sehr gutem Marketing, aber mangelhafter Kenntnis der Materie bzw. Technologie sehr. Meiner Meinung nach werden Versprechungen a la "aus wenig Wind, viel Energie gewinnen!" niemals erfüllt und wird nur enttäuschte Kunden zurück lassen, was wiederum dem Ruf der gesamten Branche schadet.

Nette Grüße

Bob

[vm]

Hallo Bob

Da hast du leider Recht.

Aber um das ab- oder aufzuklären sind solche Foren da

Welches Windrad baust oder vertreibst du ?

mfg.Volker

[dabro81]

Hallo Bob, hallo Volker, hallo Ekofun hallo alle anderen Interessierten,

entschuldigt bitte die späte Antwort, ich habe die Kommentare erst gerade gelesen.
Es freut mich, dass das Interesse an einer Professionellen Anlage weiterhin da ist und das sich damit auseinandergesetzt wird. Nach wie vor gehen wir den Weg eine professionelle Anlage zu entwickeln - dies dauert zugegebener Maßen länger als zunächst gedacht aber wir sind auf einem sehr guten Weg!

Bevor ich die Fragen beantworte eines vorab: Wenn wir hier eine professionelle Diskussion führen wollen dann verbitte ich mir Suggestivfragen. Das ist bestimmt kein adäquates mittel das Niveau der Diskussion zu heben! Des weiteren gehört zu einem professionellen Auftreten dazu sich selbst nicht nur anonymisiert darzustellen sondern auch seinen kommerziellen Hintergrund offenzulegen. Ich halte es für unseriös etwas anonymisiert in ein schlechtes Licht zu rücken - vor allem wenn man selbst ein kommerzielles Interesse verfolgt.

Zu den Fragen bzw. Anmerkungen:

Belastungen: Mr. Bob, du hast absolut recht, das war ein Formulierungsfehler meinerseits. Natürlich steigen die Belastungen mit der 2. Potenz, nur die Leistung mit der 3. Potenz. Beides ist relevant - Beispielsweise wird für eine Anlage mit hoher Nennleistung ein deutlich größer dimensionierter Wechselrichter sowie ein größer dimensionierter Generator benötigt. Beides treibt die Kosten nach oben.

Zum Energieertrag: Auch das ist richtig. Bezogen auf einen kleinen Rotordurchmesser sind die Energieerträge sehr gering. Hier ist es sehr schwer eine Wirtschaftlichkeit zu erreichen, das gilt natürlich für jede Anlage dieser Größe. Wenn man die Kosten für Bau, Baugenehmigung, Wartung usw. einrechnet wird eine Wirtschaftlichkeit selbst dann schwer zu erreichen wenn die Anlage verschenkt wird. Aus diesem Grund fokussieren wir uns mittlerweile auf eine deutlich größere Anlage.

Zu dem Belastungen nach IEC 61400-2: Im Groben gebe ich dir auch hier Recht. Es ist richtig, dass die meisten Lastfälle nach der vereinfachten Berechnung mit den Extremlasten abgedeckt sind. Jedoch ist hier stark darauf zu achten, dass die Sicherheitsfaktoren sehr stark variieren. So sind bei den dynamischen Lasten (zurecht) sehr viel höhere Sicherheitsfaktoren anzunehmen. Was in einigen Fällen dazu führt, dass doch wieder diese ausschlaggebend sind. Das bezieht sich weniger auf Turm und Gründung, das ist richtig. Auch muss hinsichtlich der Lasten berücksichtigt werden was für ein Regelungssystem eingesetzt wird. Des weiteren gelten diese Punkte nur für die vereinfachte Lastberechnung. Welche am Anfang sicherlich das Mittel der Wahl ist, für eine wirtschaftlich optimierte und langlebige Anlage sicherlich nicht ausreichend ist. Wir haben die Lastberechnungsdokumente aufgesetzt und bereits für viele Lastfälle geprüft. Auch sind wir in Gesprächen mit den entsprechenden Prüfinstituten.
Die Lasten und Leistungen sind hier jedoch nur ein Beispiel. Es gibt sehr viele Faktoren die bei der Auslegung berücksichtigt werden müssen. Ein aus meiner Sicht komplett unterschätztes Thema ist die Sicherheit von Kleinwindkraftanlagen. Stall-geregelte Anlagen welche durch eine Generatorbremse oder ein "aus dem Wind drehen" geregelt werden können aus meiner Sicht nicht als sicher oder fail-save betrachtet werden.

Noch ein Abschlusskommentar:
Über die ein oder andere Marketingbotschaft lässt sich sicher streiten... Marketing ist so ein Feld für sich. Fakt ist jedoch, dass enbreeze mit keinen unseriösen oder physikalisch unmöglichen Dingen wirbt. Ich hoffe, dass sich wenigstens die seriösen Wettbewerber an diese Spielregeln halten werden. Welche Kleinwindkraftanlage letztendlich die Nase vorn haben wird, wird der Markt zeigen. Wir sind überzeugt davon, dass Kleinwindkraft eine große Zukunft bevorsteht und werden ein Teil davon sein. Ich freue mich auf seriöse und professionelle Diskussionen.

Freundliche Grüße
Jan

[Mr.Bob]

Hallo Jan,
entschuldige bitte meinen kleinen persönlichen Angriff aus meinem vorherigem Beitrag. Ich habe dich im ersten Moment etwas vorschnell in meine Schublade mit der Aufschrift: "Schaumschläger", gelegt. Diese Vorgehensweise habe ich mir angeeignet, als ich begann mich näher mit dem Gebiet Kleinwindenergieanlagen zu beschäftigen, in dem sich momentan zu einem Großteil Scharlatane herum treiben und versuchen gutgläubige Laien übers Ohr zu hauen.
Mein Interesse an KWEAs ist rein privater Natur und hat sich erst in meinem Master Studium der Windenergietechnik entwickelt. Meine Brötchen verdiene ich seither bei einem Hersteller von großen Windenergieanlagen (die mit dem grün abgestuften Turmfuß).
Die Leistungsabregelung bei Windgeschwindigkeiten über Nennleistung halte ich auch für eine der wichtigsten Aspekte von WEAs. Natürlich ist die passive Pitch Regelung, wie sie auch schon Dr. Hütter in seiner Allgaier kurz nach dem zweiten Weltkrieg verwendete, eine der elegantesten Formen der Leistungsabregelung, doch es gibt auch andere ebenso gut funktionierende Systeme. Bei uns im Landkreis stehen etliche Easywind 6 Anlagen, die alle Sturmtief Christian und Xavier bei Nennleistung überstanden haben. Diese Anlagen regeln über ein sonderbares System aus Stalleffekt, bedingt durch den Asynchrongenerator direkt am Netz und Pitchregelung durch das aerodynamische Moment um die Blattlängsachse. Hingegen hat es gleich zwei S&W 7.5 Anlagen, die auf der Website als doppelt Fail-Safe angepriesen werden, komplett zerissen, so dass sie es sogar in die Regionalzeitung gebracht haben.
Gibt es denn schon Neuigkeiten zu eurer Anlage, bzw. Felderfahrungen mit einem Prototypen?

Nette Grüße

Bob