| Target1 | Search text | Regex2 | Smart search3 |
|---|---|---|---|
| Global search | |||
| Context | |||
| Left | |||
| Right | |||
| Source |
| Context | Left | Key | Right | Source | |
|---|---|---|---|---|---|
| ünstig ist, wenn die Umfangsgeschwindigkeit ein Vielfaches der Windgeschwindigkeit beträgt. Bei diesen sogenannten Schnellläufern sind nur wenige, sehr schlanke Blätter erforderlich, und der Generator wird mit einer relativ hohen Drehzahl und entsprechend kleinem Drehmoment angetrieben. Albert Betz, Frederick W. Lancaster und Nikolai J. Zusammenfassung: Der rasante Ausbau der Windenergie | llläufern sind nur wenige, sehr schlanke Blätter erforderlich, und der | Generator | wird mit einer relativ hohen Drehzahl und entsprechend kleinem Drehmom | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| inzip übernommen. Wie funktioniert eine Windkraftanlage Die im Wind enthaltene kinetische Energie (Bewegungsenergie) wird vom Rotor erst in mechanische Energie (Rotationsenergie) und mittels Generator in elektrische Energie umgewandelt. Moderne Windkraftanlagen können heute bis zu 50 Prozent der Energie des Windes nutzen. Für die Leistung der Anlage ist vor allem die Windgeschwindigkeit a | d vom Rotor erst in mechanische Energie (Rotationsenergie) und mittels | Generator | in elektrische Energie umgewandelt. Moderne Windkraftanlagen können he | Landratsamt Schweinfurt | |
| ind nutzend: LeeLäufer. Frontwind nutzend: LuvLäufer. Technischer Aufbau einer Windkraftanlage Die gesamte Technik ist in der Gondel untergebracht. Sie ist drehbar auf dem Turm gelagert. Der Generator ist in der Gondel (gegebenenfalls über ein Getriebe) mit dem Rotor verbunden. Es gibt zwei Bauweisen bei Windkraftanlagen: Anlagen mit und Anlagen ohne Getriebe. Anlagen mit Getriebe erhöhen | n der Gondel untergebracht. Sie ist drehbar auf dem Turm gelagert. Der | Generator | ist in der Gondel (gegebenenfalls über ein Getriebe) mit dem Rotor ver | Landratsamt Schweinfurt | |
| it dem Rotor verbunden. Es gibt zwei Bauweisen bei Windkraftanlagen: Anlagen mit und Anlagen ohne Getriebe. Anlagen mit Getriebe erhöhen die niedrige Drehzahl des Generators auf eine für den Generator günstige Drehzahl. Das Getriebe wird kontinuierlich mit gekühltem Öl versorgt. Das Öl übernimmt nicht nur die Schmierung, sondern auch die zusätzliche Kühlung des Bauteils. Der Wirkungsgrad | Getriebe erhöhen die niedrige Drehzahl des Generators auf eine für den | Generator | günstige Drehzahl. Das Getriebe wird kontinuierlich mit gekühltem Öl v | Landratsamt Schweinfurt | |
| renzung und Leistungsregelung einer Windkraftanlage Jede Windkraftanlage hat eine sogenannte Nennleistung, dies ist die maximale Leistung des Generators. Diese maximale Leistung erreicht der Generator bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit (Nenngeschwindigkeit), die zwischen 40 und 54 km/h liegt. Wird der Wind stärker, muss die Leistung abgeregelt werden, um eine gleichmäßige Einspeisun | maximale Leistung des Generators. Diese maximale Leistung erreicht der | Generator | bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit (Nenngeschwindigkeit), die zw | Landratsamt Schweinfurt | |
| ng gedreht wird. 1 Wärmetauscher 2 Schaltschrank 2 3 Schaltschrank 1 4 Hydraulikaggregat 5 Getriebe 6 Rotorwelle 7 Rotorlager 8 Azimutantrieb 9 Getriebeölkühler 10 Rotorbremse 11 Kupplung 12 Generator 13 Kühlwasserpumpe 14 Luke für Bordkran 15 Schaltschrank 3 | lager 8 Azimutantrieb 9 Getriebeölkühler 10 Rotorbremse 11 Kupplung 12 | Generator | 13 Kühlwasserpumpe 14 Luke für Bordkran 15 Schaltschrank 3 | Landratsamt Schweinfurt | |
| bieten noch weitere Firmen auf dem deutschen Markt Anlagen (vgl. Abb. 7) vergleichbarer Größe aber mit anderen technischen Konzepten an. Die E-112 Abb 2: Schnitt durch die Gondel der E-112 Generator Rotor Rotornabe Rotorblatt Generator Stator Azimutmotoren Maschinenträger Abb 3: Ausgewählte Daten der E-112 Nennleistung 4,5 MW Netzeinspeisung Wechselrichter mit Gleich strom-Zwischenkreis | hen Konzepten an. Die E-112 Abb 2: Schnitt durch die Gondel der E-112 | Generator | Rotor Rotornabe Rotorblatt Generator Stator Azimutmotoren Maschinenträ | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| eutschen Markt Anlagen (vgl. Abb. 7) vergleichbarer Größe aber mit anderen technischen Konzepten an. Die E-112 Abb 2: Schnitt durch die Gondel der E-112 Generator Rotor Rotornabe Rotorblatt Generator Stator Azimutmotoren Maschinenträger Abb 3: Ausgewählte Daten der E-112 Nennleistung 4,5 MW Netzeinspeisung Wechselrichter mit Gleich strom-Zwischenkreis Rotordurchmesser 114 m Windnachführu | chnitt durch die Gondel der E-112 Generator Rotor Rotornabe Rotorblatt | Generator | Stator Azimutmotoren Maschinenträger Abb 3: Ausgewählte Daten der E-11 | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| er Bremssystem 3 autarke Blattverstellsysteme Kunststoff (Epoxidharz ). mit Notversorgung Integrierter Blitzschutz Rotorhaltebremse Tipgeschwindigkeit 48-78 m/s Fernüberwachung Enercon Scada Generator Direktgetriebener Gewicht 504 t Ringgenerator (synchron) (Turmkopf mit Blättern) 12 m Durchmesser Drehzahl Variabel 8 - 13 U/min Das Forschungsprojekt der Fa. Enercon startete 1998. Ziel war | haltebremse Tipgeschwindigkeit 48-78 m/s Fernüberwachung Enercon Scada | Generator | Direktgetriebener Gewicht 504 t Ringgenerator (synchron) (Turmkopf mit | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| K GFK GFK Getriebe getriebelos Stufenplaneten- Planeten/ Planeten/ Planeten/ Planeten/ Planeten/ getriebe Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Generator Synchron Synchron Asynchron Asynchron Asynchron Asynchron Asynchron Turmkopfmasse (Turmkopf 504 t 301,8 t ca. 350 t 275 t 104 t 134,8 t 134,5 t mit Blättern) ( | be Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe Stirnradgetriebe | Generator | Synchron Synchron Asynchron Asynchron Asynchron Asynchron Asynchron Tu | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| urm angeordnet ist, steht er über einer Stahlwanne, welche das gesamte Ölvolumen aufnehmen kann. Die Ölwanne in den Stationen bzw. Turmfuß ist öldicht gemäß § 19 WHG. Generatorkühlung: Der Generator befindet sich im Maschinenhaus direkt gekoppelt zwischen Rotor und Maschinenträger. Ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel wird zwischen dem Generator Stator und dem Rückkühler im Heck | ionen bzw. Turmfuß ist öldicht gemäß § 19 WHG. Generatorkühlung: Der | Generator | befindet sich im Maschinenhaus direkt gekoppelt zwischen Rotor und Mas | VDH Projektmanagement GmbH | |
| § 19 WHG. Generatorkühlung: Der Generator befindet sich im Maschinenhaus direkt gekoppelt zwischen Rotor und Maschinenträger. Ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel wird zwischen dem Generator Stator und dem Rückkühler im Heck der Anlage befördert. Die Anlage ist elektronisch geregelt und besitzt eine Lecküberwachung. 5.4.3 Erdbeben und Bodenbewegungen Erdbebenzone Nach der Karte | träger. Ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel wird zwischen dem | Generator | Stator und dem Rückkühler im Heck der Anlage befördert. Die Anlage ist | VDH Projektmanagement GmbH | |
| sind u. a. das innovative gestalterische Konzept der Gesamtanlage, die spezielle strömungsmechanische Auslegung der Rotorblätter, das naturnahe Design, der speziell entwickelte hochpolige PM Generator , das geringes Transport- und Montagegewicht und die präzise Fertigung der Bauteile. Windkraftanlage H180, Leeläufer mit automatischer Windnachführung, 1,0 kW Nennleistung, Durchmesser 1,80 m | rblätter, das naturnahe Design, der speziell entwickelte hochpolige PM | Generator | , das geringes Transport- und Montagegewicht und die präzise Fertigung | DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006 | |
| SMITTEL AUF DIE SCHALLEMISSION DES PROFILS. LEGENDE: _TUFTS: AUFGEKLEBTE WOLLFÄDEN (UM STRÖMUNGSABLÖSUNGEN SICHTBAR ZU MACHEN); _C: CLEAN (PROFIL OHNE MODIFIKATIONEN); _VG: PROFIL MIT VORTEX- GENERATOR ; _GF: PROFIL MIT GURNEY FLAP; _ZZTAPE: ZACKENBAND; _SF: SERRATED FLAP; _SS: SUCTION SIDE; _PS: PRESSURE SIDE. ZAHLEN: ANGABEN ZUR CHORDTIEFE, BZW. BEI DEN FLAPS ANGABEN ZUR LÄNGE (BEI SF ZUS | ACHEN); _C: CLEAN (PROFIL OHNE MODIFIKATIONEN); _VG: PROFIL MIT VORTEX- | GENERATOR | ; _GF: PROFIL MIT GURNEY FLAP; _ZZTAPE: ZACKENBAND; _SF: SERRATED FLAP; | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| smittel auf die Schallemission des Profils. Legende: _tufts: aufgeklebte Wollfäden (um Strömungsablösungen sichtbar zu machen); _c: clean (Profil ohne Modifikationen); _VG: Profil mit Vortex- Generator ; _GF: Profil mit Gurney Flap; _ZZtape: Zackenband; _SF: serrated Flap; _SS: Suction Side; _PS: Pressure Side. Zahlen: Angaben zur Chordtiefe, bzw. bei den Flaps Angaben zur Länge (bei SF zus | achen); _c: clean (Profil ohne Modifikationen); _VG: Profil mit Vortex- | Generator | ; _GF: Profil mit Gurney Flap; _ZZtape: Zackenband; _SF: serrated Flap; | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Eigenfrequenzbestimmung, relevant. Der simulierte Triebstrang mit steifer Einspannung besteht aus einem Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 104:1 und einem Drehzahlvariablen 1,5 MW Generator . Der Betriebsbereich beginnt ab einer Windgeschwindigkeit von 4 m/s und dreht ab einer Windgeschwindigkeit von 20 m/s die Rotorblätter mit einem Pitchwinkel ϑ = 90 ° in Fahnenstellung aus de | em Übersetzungsverhältnis von 104:1 und einem Drehzahlvariablen 1,5 MW | Generator | . Der Betriebsbereich beginnt ab einer Windgeschwindigkeit von 4 m/s un | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| tor für die Effizienz der Windenergieanlage. Über die elektronischen Steuervorgänge lässt sich der Verlauf der Leistungskurve beeinflussen. Die folgenden Eigenschaften werden zugeordnet: Der Generator nimmt bei einer Generatordrehzahl von 1000 U/min den Betrieb auf. Ab einer Drehzahl von 1800 U/min hat er seine Nennleistung von 1.5 MW bei einem elektrischen Verlust von 1 % mit einem Drehm | kurve beeinflussen. Die folgenden Eigenschaften werden zugeordnet: Der | Generator | nimmt bei einer Generatordrehzahl von 1000 U/min den Betrieb auf. Ab e | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| 9: Aerofoil- und Foil-Sektion Erläuterung. Tabelle 10: Eigenschaften der Anlagensteuerung. Variabler Drehzahl Pitch regulierter Controller Dynamisch - Übersetzungsverhältnis 104:1 - Minimale Generator Drehzahl 1000 U/min Stellgröße für Drehzahl-Drehmoment in Betrieb 0.18 Nms²/rad² Maximale Generator Betriebsdrehzahl 1800 U/min Nenngröße Generatordrehmoment 8045 Nm Grenze der Generatordreh | lierter Controller Dynamisch - Übersetzungsverhältnis 104:1 - Minimale | Generator | Drehzahl 1000 U/min Stellgröße für Drehzahl-Drehmoment in Betrieb 0.18 | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Drehzahl Pitch regulierter Controller Dynamisch - Übersetzungsverhältnis 104:1 - Minimale Generator Drehzahl 1000 U/min Stellgröße für Drehzahl-Drehmoment in Betrieb 0.18 Nms²/rad² Maximale Generator Betriebsdrehzahl 1800 U/min Nenngröße Generatordrehmoment 8045 Nm Grenze der Generatordrehzahl zur Pitch- Regelung 1800 U/min Minimaler Pitchwinkel -4.0 ° Maximaler Pitchwinkel 90 ° Elektris | Stellgröße für Drehzahl-Drehmoment in Betrieb 0.18 Nms²/rad² Maximale | Generator | Betriebsdrehzahl 1800 U/min Nenngröße Generatordrehmoment 8045 Nm Gren | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| elektrische Leistung Pel bestimmt werden. Pel ergibt sich aus dem Produkt von elektrischer Stromstärke I und Spannung U, die am unter Last (z. B. Glühlämpchen oder Drehwiderstand) laufenden Generator gemessen werden. Es gilt: 3.4.1 Versuchsaufbau Eine genauere Arbeitsbeschreibung Der Versuchsaufbau entspricht dem des vorherigen Versuchs. Auf die mechanische Last durch das Bremsrad wird d | , die am unter Last (z. B. Glühlämpchen oder Drehwiderstand) laufenden | Generator | gemessen werden. Es gilt: 3.4.1 Versuchsaufbau Eine genauere Arbeitsbe | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| Arbeitsbeschreibung Der Versuchsaufbau entspricht dem des vorherigen Versuchs. Auf die mechanische Last durch das Bremsrad wird diesmal verzichtet. Stattdessen wird ein Drehwiderstand an den Generator angeschlossen und dieser somit belastet. Generator und Widerstand bilden einen Stromkreis, in dem elektrische Spannung und Stromstärke gemessen werden können. 3.4.2 Geräte und Materialien – | ad wird diesmal verzichtet. Stattdessen wird ein Drehwiderstand an den | Generator | angeschlossen und dieser somit belastet. Generator und Widerstand bild | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| em des vorherigen Versuchs. Auf die mechanische Last durch das Bremsrad wird diesmal verzichtet. Stattdessen wird ein Drehwiderstand an den Generator angeschlossen und dieser somit belastet. Generator und Widerstand bilden einen Stromkreis, in dem elektrische Spannung und Stromstärke gemessen werden können. 3.4.2 Geräte und Materialien – Windrad mit Generator – Potentiometer (regelbarer W | ehwiderstand an den Generator angeschlossen und dieser somit belastet. | Generator | und Widerstand bilden einen Stromkreis, in dem elektrische Spannung un | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| en und dieser somit belastet. Generator und Widerstand bilden einen Stromkreis, in dem elektrische Spannung und Stromstärke gemessen werden können. 3.4.2 Geräte und Materialien – Windrad mit Generator – Potentiometer (regelbarer Widerstand) – 2 Multimeter und 15 – Prandtl-Staurohr – Schrägrohrmanometer 3.4.3 Zu messende Größen 1. Messung der Windgeschwindigkeit über dem Staudruck 2. Messu | rke gemessen werden können. 3.4.2 Geräte und Materialien – Windrad mit | Generator | – Potentiometer (regelbarer Widerstand) – 2 Multimeter und 15 – Prandt | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| timeter und 15 – Prandtl-Staurohr – Schrägrohrmanometer 3.4.3 Zu messende Größen 1. Messung der Windgeschwindigkeit über dem Staudruck 2. Messung der elektrischen Stromstärke und Spannung am Generator als Funktion des elektrischen Widerstands und der Windgeschwindigkeit 3.4.4 Durchführung 1. Bestimmen Sie die Lehrlaufdrehzahl (Drehzahl ohne elektrische Last) des Rotors. 2. Schalten Sie de | dem Staudruck 2. Messung der elektrischen Stromstärke und Spannung am | Generator | als Funktion des elektrischen Widerstands und der Windgeschwindigkeit | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ls Funktion des elektrischen Widerstands und der Windgeschwindigkeit 3.4.4 Durchführung 1. Bestimmen Sie die Lehrlaufdrehzahl (Drehzahl ohne elektrische Last) des Rotors. 2. Schalten Sie den Generator , den regelbaren Widerstand und das Amperemeter in Reihe und das Voltmeter parallel zum Generator. 3. Messen Sie die Rotordrehzahl in Abhängigkeit von der elektrischen Last bei verschiedenen | hzahl (Drehzahl ohne elektrische Last) des Rotors. 2. Schalten Sie den | Generator | , den regelbaren Widerstand und das Amperemeter in Reihe und das Voltme | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| men Sie die Lehrlaufdrehzahl (Drehzahl ohne elektrische Last) des Rotors. 2. Schalten Sie den Generator, den regelbaren Widerstand und das Amperemeter in Reihe und das Voltmeter parallel zum Generator . 3. Messen Sie die Rotordrehzahl in Abhängigkeit von der elektrischen Last bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten. Notieren Sie jeweils Drehzahl, Spannung und Stromstärke. 3.4.5 Auswertung | Widerstand und das Amperemeter in Reihe und das Voltmeter parallel zum | Generator | . 3. Messen Sie die Rotordrehzahl in Abhängigkeit von der elektrischen | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| voniusrotor), diesmal aber nicht auf mechanischem Wege, sondern – mittels eines kleinen Generators – anhand elektrischer Größen. Es soll gezeigt werden, wie die Kombination von Windrotor und Generator funktioniert. Viele Generatoren benötigen, verglichen mit dem Rotor einer Windkraftanlage, in Abhängigkeit seiner Polzahl hohe Drehzahlen. Deshalb haben viele Windturbinen Getriebe, die die | Größen. Es soll gezeigt werden, wie die Kombination von Windrotor und | Generator | funktioniert. Viele Generatoren benötigen, verglichen mit dem Rotor ei | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| atoren benötigen, verglichen mit dem Rotor einer Windkraftanlage, in Abhängigkeit seiner Polzahl hohe Drehzahlen. Deshalb haben viele Windturbinen Getriebe, die die Drehzahl auf eine für den Generator passende Höhe heraufsetzen oder nutzen vielpolige Ringgeneratoren mit großem Durchmesser, die seit Anfang des Jahrtausends von einigen Herstellern aufgegriffen wurden und Marktanteile gewinn | b haben viele Windturbinen Getriebe, die die Drehzahl auf eine für den | Generator | passende Höhe heraufsetzen oder nutzen vielpolige Ringgeneratoren mit | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ausends von einigen Herstellern aufgegriffen wurden und Marktanteile gewinnen.⁴⁴ Im Model innerhalb dieser Broschüre haben wir für diesen Zweck einen kleinen Treibriemen vorgesehen. Wenn der Generator über den Riemen mit dem Rotor gekoppelt ist, kann die vom Rotor abgenommene Leistung variiert werden, ebenso wie das beim letzten aerodynamischen Versuch mechanisch durch das Bremsrad gesche | en wir für diesen Zweck einen kleinen Treibriemen vorgesehen. Wenn der | Generator | über den Riemen mit dem Rotor gekoppelt ist, kann die vom Rotor abgeno | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| die vom Rotor abgenommene Leistung variiert werden, ebenso wie das beim letzten aerodynamischen Versuch mechanisch durch das Bremsrad geschehen ist. Wenn kein elektrischer Verbraucher an den Generator angeschlossen ist, kann kein Strom fließen und dem Generator keine Leistung entnommen werden. Der Generator läuft daher (zumindest theoretisch) momentenfrei (M = 0). Praktisch treten Reibung | das Bremsrad geschehen ist. Wenn kein elektrischer Verbraucher an den | Generator | angeschlossen ist, kann kein Strom fließen und dem Generator keine Lei | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| e das beim letzten aerodynamischen Versuch mechanisch durch das Bremsrad geschehen ist. Wenn kein elektrischer Verbraucher an den Generator angeschlossen ist, kann kein Strom fließen und dem Generator keine Leistung entnommen werden. Der Generator läuft daher (zumindest theoretisch) momentenfrei (M = 0). Praktisch treten Reibungsverluste im Generator auf. Auch wenn er keine elektrische Le | er an den Generator angeschlossen ist, kann kein Strom fließen und dem | Generator | keine Leistung entnommen werden. Der Generator läuft daher (zumindest | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| anisch durch das Bremsrad geschehen ist. Wenn kein elektrischer Verbraucher an den Generator angeschlossen ist, kann kein Strom fließen und dem Generator keine Leistung entnommen werden. Der Generator läuft daher (zumindest theoretisch) momentenfrei (M = 0). Praktisch treten Reibungsverluste im Generator auf. Auch wenn er keine elektrische Leistung erzeugt, benötigt der Rotor also mechani | n Strom fließen und dem Generator keine Leistung entnommen werden. Der | Generator | läuft daher (zumindest theoretisch) momentenfrei (M = 0). Praktisch tr | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| n ist, kann kein Strom fließen und dem Generator keine Leistung entnommen werden. Der Generator läuft daher (zumindest theoretisch) momentenfrei (M = 0). Praktisch treten Reibungsverluste im Generator auf. Auch wenn er keine elektrische Leistung erzeugt, benötigt der Rotor also mechanische Leistung, um ihn in Drehung zu halten. Wenn der Generator dagegen kurzgeschlossen wird (direkte Verb | heoretisch) momentenfrei (M = 0). Praktisch treten Reibungsverluste im | Generator | auf. Auch wenn er keine elektrische Leistung erzeugt, benötigt der Rot | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| = 0). Praktisch treten Reibungsverluste im Generator auf. Auch wenn er keine elektrische Leistung erzeugt, benötigt der Rotor also mechanische Leistung, um ihn in Drehung zu halten. Wenn der Generator dagegen kurzgeschlossen wird (direkte Verbindung seiner Kontakte), versucht er einen sehr hohen Strom zu induzieren, der nur vom Innenwiderstand des Generators abhängt und ein hohes Generato | Rotor also mechanische Leistung, um ihn in Drehung zu halten. Wenn der | Generator | dagegen kurzgeschlossen wird (direkte Verbindung seiner Kontakte), ver | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| en, der nur vom Innenwiderstand des Generators abhängt und ein hohes Generatormoment bewirkt. Der Rotor wird gestoppt. Zwischen diesen Extremen liegt der übliche Betriebszustand, bei dem der Generator an einen (regelbaren) elektrischen Verbraucher (hier z. B. Glühlampe oder Potentiometer/Schiebewiderstand) angeschlossen ist und so eine steuerbare Stromproduktion stattfindet. C.3 Versuchsa | wischen diesen Extremen liegt der übliche Betriebszustand, bei dem der | Generator | an einen (regelbaren) elektrischen Verbraucher (hier z. B. Glühlampe o | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| e oder Potentiometer/Schiebewiderstand) angeschlossen ist und so eine steuerbare Stromproduktion stattfindet. C.3 Versuchsablauf 1. Verbinden Sie einen elektrischen Schiebewiderstand mit dem Generator und schließen Sie ein Ampere- und ein Voltmeter an. Das Amperemeter wird in den Stromkreis, das Voltmeter parallel zum Stromkreis an die Ausgänge des Generators geschaltet. 2. Stellen Sie de | hsablauf 1. Verbinden Sie einen elektrischen Schiebewiderstand mit dem | Generator | und schließen Sie ein Ampere- und ein Voltmeter an. Das Amperemeter wi | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| rstand ein (der fast einer Unterbrechung des Stromkreises entspricht) und schalten Sie den Windkanal an. 3. Messen Sie die Drehgeschwindigkeit des Rotors. 4. Verbinden Sie den Rotor mit dem Generator und wiederholen Sie die Messung der Drehgeschwindigkeit. 5. Untersuchen Sie sieben verschiedene Einstellungen des Widerstandes (zwischen fast momentenfreiem und gestopptem Rotor) und tragen | ie Drehgeschwindigkeit des Rotors. 4. Verbinden Sie den Rotor mit dem | Generator | und wiederholen Sie die Messung der Drehgeschwindigkeit. 5. Untersuche | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| Zugang vom Innern der Gondelhaube zur Nabe. Hauptlager Die drehenden Teile der WEA werden von einem einzelnen, doppelkonischen Wälzlager getragen. Das Lager verfügt über eine Fettschmierung. Generator Der Generator ist eine vollständig gekapselte Synchronmaschine mit Permanent-Magneterregung. Der Generatorläufer und die Statorwicklung wurden für einen hohen Wirkungsgrad im Teillastbereich | ischen Wälzlager getragen. Das Lager verfügt über eine Fettschmierung. | Generator | Der Generator ist eine vollständig gekapselte Synchronmaschine mit Per | Siemens AG | |
| ern der Gondelhaube zur Nabe. Hauptlager Die drehenden Teile der WEA werden von einem einzelnen, doppelkonischen Wälzlager getragen. Das Lager verfügt über eine Fettschmierung. Generator Der Generator ist eine vollständig gekapselte Synchronmaschine mit Permanent-Magneterregung. Der Generatorläufer und die Statorwicklung wurden für einen hohen Wirkungsgrad im Teillastbereich ausgelegt. De | er getragen. Das Lager verfügt über eine Fettschmierung. Generator Der | Generator | ist eine vollständig gekapselte Synchronmaschine mit Permanent-Magnete | Siemens AG | |
| st eine vollständig gekapselte Synchronmaschine mit Permanent-Magneterregung. Der Generatorläufer und die Statorwicklung wurden für einen hohen Wirkungsgrad im Teillastbereich ausgelegt. Der Generator befindet sich zwischen dem Turm und der Nabe und ermöglicht somit eine platzsparende Auslegung der Einbauten in der Gondel. Mechanische Bremse Die mechanische Bremse ist an der B-Seite des G | wurden für einen hohen Wirkungsgrad im Teillastbereich ausgelegt. Der | Generator | befindet sich zwischen dem Turm und der Nabe und ermöglicht somit eine | Siemens AG | |
| itseinrichtungen. 40. Im Trinkwassergewinnungsgebiet dürfen keine wassergefährdenden Stoffe in und an den WEA gelagert werden. Es dürfen nur wassergefährdende Stoffe in den Getrieben und dem Generator im nicht vermeidbaren Umfang, unter Beachtung der gesetzlichen Vorschriften und der Technischen Regeln, verwendet werden. Es sind biologisch abbaubare Schmier- und Betriebsstoffe einzusetzen | erden. Es dürfen nur wassergefährdende Stoffe in den Getrieben und dem | Generator | im nicht vermeidbaren Umfang, unter Beachtung der gesetzlichen Vorschr | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| ilen an Standorten in anderen Ländern ihre Zweitverwendung. S Schallentwicklung. Bei einer Windenergieanlage gibt es zwei Schallquellen: zum einen die mechanischen Bauteile wie Getriebe und Generator , zum anderen entsteht durch die Bewegung des Rotors aerodynamischer Schall. Beim Bau von Windenergieanlagen müssen im Rahmen eines Genehmigungsverfahrens umfassende baurechtliche Vorschrifte | ei Schallquellen: zum einen die mechanischen Bauteile wie Getriebe und | Generator | , zum anderen entsteht durch die Bewegung des Rotors aerodynamischer Sc | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ndenergieanlagen sind moderne Kraftwerke. Sie funktionieren nach einem einfachen Prinzip. Die Rotorblätter wandeln die Bewegungsenergie des Windes in eine Drehbewegung, und diese wandelt ein Generator , ähnlich dem Dynamo-Prinzip, in elektrischen Strom um. Physik der Windenergienutzung: Welche nutzbare Leistung steckt im Wind? Eine Windenergieanlage kann maximal 59 Prozent der im Wind enth | ewegungsenergie des Windes in eine Drehbewegung, und diese wandelt ein | Generator | , ähnlich dem Dynamo-Prinzip, in elektrischen Strom um. Physik der Wind | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| trischer oder hydraulischer Hilfsenergie unterschieden. T Technik – Komponenten einer Windenergieanlage. Anlage mit Getriebe: Rotorblatt, Anemometer, Steuerelektronik, Getriebe, Rotorwelle, Generator , Motoren für die Windrichtungsnachführung, Rotorarretierung und Turm. Turm und Fundament: Um die Standfestigkeit der Windenergieanlage zu gewährleisten, ist je nach Festigkeit des Untergrun | riebe: Rotorblatt, Anemometer, Steuerelektronik, Getriebe, Rotorwelle, | Generator | , Motoren für die Windrichtungsnachführung, Rotorarretierung und Turm. | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| n Windrichtungsnachführung drehbar auf dem Turm gelagert. Der Aufbau der Gondel beschreibt die vom Hersteller gewählte Form, um die Komponenten des Antriebsstranges (Rotorwelle mit Lagerung, Generator und ggf. Getriebe) auf dem Maschinenträger zu positionieren. Getriebe: Das Getriebe nimmt die Drehzahlanpassung zwischen langsam laufendem Rotor und schnell laufendem Generator vor. Dazu wer | orm, um die Komponenten des Antriebsstranges (Rotorwelle mit Lagerung, | Generator | und ggf. Getriebe) auf dem Maschinenträger zu positionieren. Getriebe: | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| mit Lagerung, Generator und ggf. Getriebe) auf dem Maschinenträger zu positionieren. Getriebe: Das Getriebe nimmt die Drehzahlanpassung zwischen langsam laufendem Rotor und schnell laufendem Generator vor. Dazu werden mehrere Planeten- bzw. Stirnradstufen hintereinander geschaltet. Wird ein speziell entwickelter hochpoliger Ringgenerator mit großem Durchmesser verwendet, kann das Getriebe | ehzahlanpassung zwischen langsam laufendem Rotor und schnell laufendem | Generator | vor. Dazu werden mehrere Planeten- bzw. Stirnradstufen hintereinander | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| erden mehrere Planeten- bzw. Stirnradstufen hintereinander geschaltet. Wird ein speziell entwickelter hochpoliger Ringgenerator mit großem Durchmesser verwendet, kann das Getriebe entfallen. Generator : Der Generator wandelt die mechanische Drehbewegung des Triebstranges in elektrische Energie um. Dabei kommen im Wesentlichen zwei Generatortypen und ihre Abwandlungen zur Anwendung: der Syn | nerator mit großem Durchmesser verwendet, kann das Getriebe entfallen. | Generator | : Der Generator wandelt die mechanische Drehbewegung des Triebstranges | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| laneten- bzw. Stirnradstufen hintereinander geschaltet. Wird ein speziell entwickelter hochpoliger Ringgenerator mit großem Durchmesser verwendet, kann das Getriebe entfallen. Generator: Der Generator wandelt die mechanische Drehbewegung des Triebstranges in elektrische Energie um. Dabei kommen im Wesentlichen zwei Generatortypen und ihre Abwandlungen zur Anwendung: der Synchron- und der | ßem Durchmesser verwendet, kann das Getriebe entfallen. Generator: Der | Generator | wandelt die mechanische Drehbewegung des Triebstranges in elektrische | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ariable Generatorsysteme sind für moderne Windenergieanlagen die bevorzugte Konzeption. Anlage ohne Getriebe: Anemometer, Steuerelektronik, Motoren für die Windrichtungsnachführung, (Ring-) Generator , Scheibenbremse und Rotorblatt. T Tourismus – voller Energie und Weitblick. Kritiker behaupten, dass Windenergieanlagen einen Eingriff in die Landschaft darstellen. Sie befürchten, dass bes | r, Steuerelektronik, Motoren für die Windrichtungsnachführung, (Ring-) | Generator | , Scheibenbremse und Rotorblatt. T Tourismus – voller Energie und Weit | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| tt bei pitch-geregelten Windenergieanlagen diese Problematik nicht auf. Als weitere Schallquellen sind bei einer Windenergieanlage der Antriebsstrang mit Welle, Lager, Getriebe, Kupplung und Generator und die Nachführsysteme für Gondel und Rotorblatt sowie das Kühlgebläse zu nennen. Durch wirkungsvolle Maßnahmen zur Isolierung, Dämpfung und Schallentkopplung konnten hier ebenfalls erhebli | rgieanlage der Antriebsstrang mit Welle, Lager, Getriebe, Kupplung und | Generator | und die Nachführsysteme für Gondel und Rotorblatt sowie das Kühlgebläs | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| chse drehbare Rotorblätter (Rotor). Durch die Drehung des Rotors wird die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie (Rotationsenergie) umgewandelt und über eine Rotorwelle auf einen Generator übertragen, in dem die Umformung in elektrische Energie erfolgt. Die umgewandelte Windenergie wird direkt ins Stromnetz eingespeist. Um die Mittelspannungsebene an der Übergabestelle des zus | rgie (Rotationsenergie) umgewandelt und über eine Rotorwelle auf einen | Generator | übertragen, in dem die Umformung in elektrische Energie erfolgt. Die u | QS-Energy GmbH | |
| bergabestelle des zuständigen Energieversorgungsunternehmens zu erreichen, wird die WEA mit einem Transformator (hier: Aufstellung im Maschinenhaus) ausgerüstet, der die Ausgangsspannung des Generator / Vollumrichter-Systems auf die erforderliche Spannung transformiert. Der Mast des geplanten WEA-Typs besteht aus einem vollkonischen Stahlturm. Der Turm ist aus logistischen Gründen und zur | ufstellung im Maschinenhaus) ausgerüstet, der die Ausgangsspannung des | Generator | / Vollumrichter-Systems auf die erforderliche Spannung transformiert. | QS-Energy GmbH | |
| vom Maschinenträger realisiert. Bei den Elastomerlagern wurde mit Blick auf die Lebensdauer besonderes Augenmerk auf die Materialgüte gelegt. In die elastische Kupplung zwischen Getriebe und Generator ist eine Scheibenbremse mit zwei Bremszangen integriert, die bei Notbremsungen thermisch große Reserven hat. Die Kupplung gleicht den Versatz zwischen Getriebe und Generator aus, der durch d | Materialgüte gelegt. In die elastische Kupplung zwischen Getriebe und | Generator | ist eine Scheibenbremse mit zwei Bremszangen integriert, die bei Notbr | Nordex Energy GmbH | |
| hen Getriebe und Generator ist eine Scheibenbremse mit zwei Bremszangen integriert, die bei Notbremsungen thermisch große Reserven hat. Die Kupplung gleicht den Versatz zwischen Getriebe und Generator aus, der durch die elastische Aufhängung des Getriebes auftritt. Darüber hinaus ist in der Kupplung eine Rutschkupplung integriert, die die Übertragung von Momentenstößen bei einem eventuell | e Reserven hat. Die Kupplung gleicht den Versatz zwischen Getriebe und | Generator | aus, der durch die elastische Aufhängung des Getriebes auftritt. Darüb | Nordex Energy GmbH | |
| laufwindgeschwindigkeit, hoher Wirkungsgrad), die Geräuschemission insbesondere bei niedrigen Windgeschwindigkeiten und die Netzeigenschaften werden deutlich verbessert. Der drehzahlvariable Generator erlaubt eine nennenswerte Glättung der Leistungsschwankungen bei Teillast und eine nahezu vollständige Glättung im Regelbetrieb. Das führt zu einem deutlich ruhigeren Lauf der Anlage und red | die Netzeigenschaften werden deutlich verbessert. Der drehzahlvariable | Generator | erlaubt eine nennenswerte Glättung der Leistungsschwankungen bei Teill | Nordex Energy GmbH | |
| schwache Netze unterstützen – ein Vorteil, der bei knapp bemessenem Netzanschluss für die Systemwahl entscheidend sein kann und in günstigeren Netzanschlusskosten klar zu Buche schlägt. Der Generator ist komplett gekapselt und damit gegen atmosphärische Einflüsse gesichert (Schutzklasse IP 54). Die Abwärme wird durch einen Luft-Luft-Wärmetauscher über schallgedämmte Kanäle an die Umwelt | kann und in günstigeren Netzanschlusskosten klar zu Buche schlägt. Der | Generator | ist komplett gekapselt und damit gegen atmosphärische Einflüsse gesich | Nordex Energy GmbH | |
| gen oder Blitzschlag gewährleistet. Der Betriebsführungsrechner gibt – abhängig von Rotordrehzahl aufgrund der Windgeschwindigkeit – die Sollgrößen für Blattwinkel und das Drehmoment für das Generator /Umrichter-System vor und arbeitet damit auch als übergeordnete Regelung für die jeweils dezentralen Regeleinheiten des elektrischen Systems und der Blattverstellung in der Nabe. Netzspannung | windigkeit – die Sollgrößen für Blattwinkel und das Drehmoment für das | Generator | /Umrichter-System vor und arbeitet damit auch als übergeordnete Regelun | Nordex Energy GmbH | |
| .............................................................. ca. 56 t Getriebe:.................................................................................................... ca. 14 t Generator : ................................................................................................. ca. 7 t | ............................................................. ca. 14 t | Generator | : ..................................................................... | Nordex Energy GmbH | |
| n werden sich stärker an den speziellen Anforderungen der jeweiligen Standorte orientieren, als dies in der Vergangenheit der Fall war. Bislang sind Windenergieanlagen mit einem großen Rotor- Generator -Verhältnis und somit geringer spezifischer Nennleistung meist für weniger windhöffige Standorte ausgelegt (IEC-Klasse III). Prinzipiell ist jedoch auch eine Auslegung für windreichere Stando | t der Fall war. Bislang sind Windenergieanlagen mit einem großen Rotor- | Generator | -Verhältnis und somit geringer spezifischer Nennleistung meist für weni | Agora Energiewende | |
| orte ausgelegt (IEC-Klasse III). Prinzipiell ist jedoch auch eine Auslegung für windreichere Standorte möglich (Molly 2011). Teilweise wird die Auslegung von Schwachwindanlagen mit kleinerem Generator mit einer Abregelung der Anlage ab einer bestimmten Erzeugungsleistung verglichen (BET 2013). Es gibt jedoch im Vergleich zu einer einfachen Abregelung auch Vorteile, die über die Kostenersp | 11). Teilweise wird die Auslegung von Schwachwindanlagen mit kleinerem | Generator | mit einer Abregelung der Anlage ab einer bestimmten Erzeugungsleistung | Agora Energiewende | |
| eben werden kann. Auch für Schwachwindanlagen ist von einer weiteren, wenn auch geringeren, Leistungszunahme auszugehen. Mit durchschnittlich vier MW wird diese, bei deutlich größeren Rotor- Generator -Verhältnissen, unterhalb der Leistung von Starkwindanlagen angenommen. Die Nabenhöhe wird auf durchschnittlich etwa 150 Meter geschätzt. Hohe Türme können bis über 200 Meter erreichen, ein d | Mit durchschnittlich vier MW wird diese, bei deutlich größeren Rotor- | Generator | -Verhältnissen, unterhalb der Leistung von Starkwindanlagen angenommen. | Agora Energiewende | |
| ne zukünftige durchschnittliche Schwachwindanlage („Schwachwind Typ I“, drei MW, 140 Meter Nabenhöhe, 115 Meter Rotordurchmesser), → eine weitere Schwachwindanlage mit einem sehr hohen Rotor- Generator -Verhältnis („Schwachwind Typ II“, zwei MW, 125 Meter Nabenhöhe, 110 Meter Rotordurchmesser). Volllaststunden unterschiedlicher Anlagentypen (meteorologisches Jahr 2011) Starkwind Typ I Sta | chmesser), → eine weitere Schwachwindanlage mit einem sehr hohen Rotor- | Generator | -Verhältnis („Schwachwind Typ II“, zwei MW, 125 Meter Nabenhöhe, 110 Me | Agora Energiewende | |
| O-DE-Modell des Deutschen Wetterdienstes verwendet. Die Abbildungen sind hier skaliert auf die installierte Leistung, die Kurven stellen somit jeweils die Einspeisung für einen gleich großen Generator dar. Hier lassen sich verschiedene Effekte beobachten. Zum einen gibt es eine grundsätzliche Korrelation der Erzeugung aus Wind in ganz Deutschland. Zu sehen ist die zum Beispiel in der dri | e Kurven stellen somit jeweils die Einspeisung für einen gleich großen | Generator | dar. Hier lassen sich verschiedene Effekte beobachten. Zum einen gibt | Agora Energiewende | |
| tellung das umstrittene Seltene Erden-Element Neodym Verwendung findet. Die Erregung des magnetischen Feldes der Statorwicklung erfolgt über die sogenannten Polschuhe. Diese befinden sich am Generator -Rotor, dem beweglichen Teil des ENERCON Ringgenerators. Da Form und Lage der Polschuhe maßgeblichen Einfluss auf die Geräuschemission des Ringgenerators haben, hat die ENERCON Forschung und | icklung erfolgt über die sogenannten Polschuhe. Diese befinden sich am | Generator | -Rotor, dem beweglichen Teil des ENERCON Ringgenerators. Da Form und La | ENERCON GmbH | |
| zertifiziert. Die Windenergieanlage Nordex N131/3300 besteht aus folgenden Hauptbestandteilen: ● Rotor, mit Rotornabe, drei Rotorblättern und dem Pitchsystem ● Maschinenhaus mit Triebstrang, Generator und Azimutsystem ● Hybridturm mit Fundament ● Mittelspannungstransformator (MS-Transformator) und Mittelspannungsschaltanlage (MS-Schaltanlage) 1.1 Turm Die Nordex N131/3300 wird auf einem H | rei Rotorblättern und dem Pitchsystem ● Maschinenhaus mit Triebstrang, | Generator | und Azimutsystem ● Hybridturm mit Fundament ● Mittelspannungstransform | Nordex Energy GmbH | |
| ß ist ein Schaltschrank integriert, der wichtige Teile der Steuerelektronik, den Anlagen-PC, den Frequenzumrichter, den Hauptschalter, Sicherungen sowie die Abgänge zum Transformator und zum Generator enthält. Der Frequenzumrichter ist mit einer Wasserkühlung ausgestattet. Das im Frequenzumrichter erwärmte Wasser wird in einem Wasser-Luft-Wärmetauscher abgekühlt. Dieser befindet sich an d | Hauptschalter, Sicherungen sowie die Abgänge zum Transformator und zum | Generator | enthält. Der Frequenzumrichter ist mit einer Wasserkühlung ausgestatte | Nordex Energy GmbH | |
| er gelagert. Im Rotorlager ist eine Rotorarretierung integriert, mit der der Rotor zuverlässig mechanisch festgesetzt werden kann. Das Getriebe erhöht die Drehzahl des Rotors auf die für den Generator erforderliche Drehzahl. Die Getriebelager und die Verzahnung werden kontinuierlich mit Öl versorgt. Für die Ölzirkulation sorgt eine Pumpe mit zwei Förderstufen. Ein Kombi-Filterelement mit | rden kann. Das Getriebe erhöht die Drehzahl des Rotors auf die für den | Generator | erforderliche Drehzahl. Die Getriebelager und die Verzahnung werden ko | Nordex Energy GmbH | |
| rt, der sich direkt am Getriebe befindet. Die Rückkühlung des Kühlwassers erfolgt in Kombination mit dem Kühlwasser des Generators in einem Passivkühler auf dem Dach des Maschinenhauses. Der Generator ist eine 6-polige, doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator besitzt einen aufgebauten Luft-Wasser-Wärmetauscher. Das Kühlwasser wird gemeinsam mit dem Kühlwasser des Getriebewärmet | Generators in einem Passivkühler auf dem Dach des Maschinenhauses. Der | Generator | ist eine 6-polige, doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator | Nordex Energy GmbH | |
| ers erfolgt in Kombination mit dem Kühlwasser des Generators in einem Passivkühler auf dem Dach des Maschinenhauses. Der Generator ist eine 6-polige, doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator besitzt einen aufgebauten Luft-Wasser-Wärmetauscher. Das Kühlwasser wird gemeinsam mit dem Kühlwasser des Getriebewärmetauschers in einem Passivkühler auf dem Dach des Maschinenhauses rückge | Generator ist eine 6-polige, doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der | Generator | besitzt einen aufgebauten Luft-Wasser-Wärmetauscher. Das Kühlwasser wi | Nordex Energy GmbH | |
| igten Haltebremse ausgestattet. Abb. 3 Übersichtszeichnung Maschinenhaus 1 Wärmetauscher 2 Getriebeölkühler 3 Schaltschrank 2 4 Rotorbremse 5 Schaltschrank 1 6 Kupplung 7 Hydraulikaggregat 8 Generator 9 Getriebe 10 Kühlwasserpumpe 11 Rotorwelle 12 Luke für Bordkran 13 Rotorlager 14 Schaltschrank 3 15 Azimutantrieb Abb. 4 Komponenten des Azimutsystems 1 Maschinenträger 2 Azimutantriebe mit | ank 2 4 Rotorbremse 5 Schaltschrank 1 6 Kupplung 7 Hydraulikaggregat 8 | Generator | 9 Getriebe 10 Kühlwasserpumpe 11 Rotorwelle 12 Luke für Bordkran 13 Ro | Nordex Energy GmbH | |
| indung sind jeweils mit einem automatischen Schmiersystem ausgestattet. Die Schaltschränke im Maschinenhaus und im Turmfuß der Windenergieanlage sind mit Klimageräten ausgestattet. Getriebe, Generator , Hydraulikaggregat und alle Schaltschränke sind mit Heizungen ausgestattet. Im Maschinenhaus dient ein fest installierter elektrischer Kettenzug zum Heben von Werkzeugen, Bauteilen und sonst | uß der Windenergieanlage sind mit Klimageräten ausgestattet. Getriebe, | Generator | , Hydraulikaggregat und alle Schaltschränke sind mit Heizungen ausgesta | Nordex Energy GmbH | |
| ckenkran dient zum Bewegen der Materialien innerhalb des Maschinenhauses. Verschiedene Optionen für zusätzliche Ausstattungen der Windenergieanlage stehen zur Verfügung. Kühlung Getriebe und Generator werden über einen gekoppelten Öl/Wasserkreislauf gekühlt. Durch einen Thermo-Bypass wird beim Anlaufen das leicht gewärmte Getriebeöl direkt zurück in das Getriebe geführt und erst nach Erre | ungen der Windenergieanlage stehen zur Verfügung. Kühlung Getriebe und | Generator | werden über einen gekoppelten Öl/Wasserkreislauf gekühlt. Durch einen | Nordex Energy GmbH | |
| nach Erreichen der Betriebstemperatur in den Plattenwärmetauscher gegeben. Abb. 5 Schematische Darstellung der Getriebe- und Generatorkühlung 1 Getriebe mit Ölpumpe 2 Plattenwärmetauscher 3 Generator 4 Wasserpumpe 5 Passive Kühler Der Umrichter im Turmfuß wird durch ein Wasser/Glykolgemisch gekühlt. Eine Pumpe fördert das Gemisch durch Hauptumrichter und Wärmetauscher. Dieser ist mit ein | - und Generatorkühlung 1 Getriebe mit Ölpumpe 2 Plattenwärmetauscher 3 | Generator | 4 Wasserpumpe 5 Passive Kühler Der Umrichter im Turmfuß wird durch ein | Nordex Energy GmbH | |
| nd „Betriebsbereit“. Jetzt werden alle Systeme getestet, das Maschinenhaus nach dem Wind ausgerichtet und die Rotorblätter in den Wind gedreht. Ist eine bestimmte Drehzahl erreicht, wird der Generator ans Netz gekoppelt und die WEA produziert Energie. Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten arbeitet die WEA im Teillastbetrieb. Dabei bleiben die Rotorblätter maximal in den Wind gedreht (Rotorb | er in den Wind gedreht. Ist eine bestimmte Drehzahl erreicht, wird der | Generator | ans Netz gekoppelt und die WEA produziert Energie. Bei niedrigen Windg | Nordex Energy GmbH | |
| r mit Schleifringläufer. Sein Stator ist direkt und der Rotor über einen speziell gesteuerten Frequenzumrichter mit dem MS-Transformator verbunden. Das hat den wesentlichen Vorteil, dass der Generator in einem gewissen Drehzahlbereich um seine Synchrondrehzahl betrieben werden kann. Sicherheitssysteme Nordex-Windenergieanlagen sind mit umfangreichen Ausrüstungen und Einrichtungen ausgesta | MS-Transformator verbunden. Das hat den wesentlichen Vorteil, dass der | Generator | in einem gewissen Drehzahlbereich um seine Synchrondrehzahl betrieben | Nordex Energy GmbH | |
| rner Leistungsvorgaben kann die Nennleistung der einzelnen Windenergieanlage passend parametriert werden. Alternativ kann der Windpark über das Wind Farm Portal® passend parametriert werden. Generator Schutzart IP 54 (Schleifringkasten IP 23) Nennspannung 660 V Frequenz 50 Hz Drehzahlbereich 730…1320 min-1 Pole 6 Gewicht ca. 10,6 t Kühlung und Filtration Getriebe Typ 1. Kühlkreis: Ölkreis | n der Windpark über das Wind Farm Portal® passend parametriert werden. | Generator | Schutzart IP 54 (Schleifringkasten IP 23) Nennspannung 660 V Frequenz | Nordex Energy GmbH | |
| hlkreis: Wasser/ Luft gemeinsam mit Generatorkühlung Filter Grobfilter 50 µm Feinfilter 10 µm Volumenstrom Stufe 1: ca. 75 l/min Stufe 2: ca. 150 l/min Nebenstromfilter (Option) 5 µm Kühlung Generator Typ Wasserkreislauf mit Wasser/LuftWärmetauscher Volumenstrom ca. 160 l/min Kühlmittel Wasser/Glykol basiertes Kühlmittel Kühlung Umrichter Typ Wasserkreislauf mit Wasser/ Luft-Wärmetauscher | 75 l/min Stufe 2: ca. 150 l/min Nebenstromfilter (Option) 5 µm Kühlung | Generator | Typ Wasserkreislauf mit Wasser/LuftWärmetauscher Volumenstrom ca. 160 | Nordex Energy GmbH | |
| n und Kraftrichtungen simuliert werden, wie sie beim Einsatz von Rotoren von 120 m Durchmesser und mehr auftreten. Zusätzlich sind die Lasten, die aus Schwankungen bei der Einspeisung des im Generator erzeugen Stromes ins Netz resultieren, ebenfalls in einem Testaufbau zu berücksichtigen ( s.a. (DMT, S. 31, 63)). Neben den Forschungsthemen, die das IME in Aachen vorbereitet, wurde im Vorf | zlich sind die Lasten, die aus Schwankungen bei der Einspeisung des im | Generator | erzeugen Stromes ins Netz resultieren, ebenfalls in einem Testaufbau z | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| -126, die mit 7 MW die größte Anlage ist, die derzeit nearshore und teilweise auch im Inland in etwas größerer Entfernung zur Küste aufgebaut wird. Diese Anlage hat einen direktangetriebenen Generator mit über 10 Meter Durchmesser, der zum Transport in 2 Hälften geteilt und am Standort zusammengefügt wird. Der Direktantrieb hat bei dieser Montage den Vorteil, dass die Gesamtanlage aus wen | g zur Küste aufgebaut wird. Diese Anlage hat einen direktangetriebenen | Generator | mit über 10 Meter Durchmesser, der zum Transport in 2 Hälften geteilt | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| Aus den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die mit der neuen Testeinrichtung ermöglicht werden, sind ebenfalls richtungsweisende Innovationen für den gesamten Antriebsstrang mit Getriebe, Generator und Steuerungselektronik zu erwarten. Das Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung, IME und das Center for Wind Power Drives, CWD (beide RWTH Aachen) haben unter Leitung von He | ngsweisende Innovationen für den gesamten Antriebsstrang mit Getriebe, | Generator | und Steuerungselektronik zu erwarten. Das Institut für Maschinenelemen | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| oment: 13 optional 19,5 MNm Überlastmoment: bis zu 1 Minute + 30% Moment möglich Windlasten: Lasten definieren, 6 Freiheitsgrade, spielfrei Lagerkonzepte: alle gängigen Konzepte erforderlich Generator : 400 – 1.800 rpm: Leistung wie Antrieb Prüflingsgewicht: 70 – 160 t (integrierte Konzepte) Maße: Straßenverkehrstauglich Netzlasten: FRT-Lasten nur mechanisch am Getriebe Turmeinfluss: geeig | itsgrade, spielfrei Lagerkonzepte: alle gängigen Konzepte erforderlich | Generator | : 400 – 1.800 rpm: Leistung wie Antrieb Prüflingsgewicht: 70 – 160 t (i | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| Getriebetest unabhängig von den Anlagenherstellern möglich. Prinzipiell ist dieser Aufbau auch für den Test von Generatoren unterschiedlicher Hersteller verwendbar, wenn für den zu prüfenden Generator ein passendes Getriebe zur Verfügung gestellt wird. Der Test von Generatoren ist generell nicht so stark abhängig von den Querbelastungen auf der Antriebswelle, da diese Belastungen durch da | ren unterschiedlicher Hersteller verwendbar, wenn für den zu prüfenden | Generator | ein passendes Getriebe zur Verfügung gestellt wird. Der Test von Gener | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| ling ohne eigenes Generatorsystem untersucht werden soll. Das ist z.B. der Fall beim Testen von einzelnen Getrieben oder bei der gezielten Überlastung eines Gondelaufbaus, bei dem der eigene Generator der Gondel nicht verwendet werden kann. Abb. 3-4: Mechanischer Aufbau mit Lastmaschine (IME, S. 16) Die gesamte Antriebenergie des Motors abzüglich der Verlustleistung im Antriebsstrang muss | bei der gezielten Überlastung eines Gondelaufbaus, bei dem der eigene | Generator | der Gondel nicht verwendet werden kann. Abb. 3-4: Mechanischer Aufbau | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| als Generatorstrom in die interne Elektroversorgung des Prüfstandes eingespeist werden, um den Energiebedarf aus dem Netz zu reduzieren. Dabei wirkt die Dynamik des Antriebes auch auf diesen Generator , der damit die gleichen Überlastfähigkeiten haben muss wie die Antriebsmaschine. Bei einer Antriebsleistung von 18 MW muss die Lastmaschine 15 MW Dauerleistung zurückspeisen können und, gena | z zu reduzieren. Dabei wirkt die Dynamik des Antriebes auch auf diesen | Generator | , der damit die gleichen Überlastfähigkeiten haben muss wie die Antrieb | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| leistung aus dem Gondeloder Bremsgenerator über ein zweites Umrichtersystem zurück in den Zwischenkreis einspeisen (IME, S. 9). Durch diese Rekuperation wird die Energie zwischen Antrieb und Generator permanent wiederverwendet und der Energiebedarf, der aus dem Netz entnommen werden muss, minimiert. Auf dem Prüfstand soll die Möglichkeit bestehen, ein elektrisches Netz zu emulieren und Fa | S. 9). Durch diese Rekuperation wird die Energie zwischen Antrieb und | Generator | permanent wiederverwendet und der Energiebedarf, der aus dem Netz entn | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| ität der Anlage ermöglicht. Die wesentlichen Bestandteile einer Windkraftanlage sind einerseits der Rotor, bestehend aus Nabe und Rotorblättern, und andererseits die Maschinengondel, die den Generator und das Getriebe schützt. Die Gondel ist drehbar und auf dem so genannten Turm gelagert, der wiederum für die notwendige Standsicherheit der Windkraftanlage sorgt. Darüber hinaus sind im Tur | Nabe und Rotorblättern, und andererseits die Maschinengondel, die den | Generator | und das Getriebe schützt. Die Gondel ist drehbar und auf dem so genann | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| rt die geläufigste ist, wird an dieser Stelle nur auf diese Bauform näher eingegangen. Die Rotorblätter stellen die wichtigste Komponente einer Windkraftanlage dar, da durch ihre Drehung der Generator angetrieben und so Energie erzeugt wird. Sie stehen auch bei der technologischen Weiterentwicklung im Mittelpunkt, nicht zuletzt um dem Vorwurf zu begegnen, dass Windkraftanlagen Lärm verurs | tigste Komponente einer Windkraftanlage dar, da durch ihre Drehung der | Generator | angetrieben und so Energie erzeugt wird. Sie stehen auch bei der techn | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| inter oder harten Witterungsverhältnissen in der Wüste. Darüber hinaus wird in der Branche auch nach vollkommen neuen Konzepten gesucht. Eine solche Entwicklung ist z.B. der „flying electric generator “ von der Firma Sky Wind Power, der voraussichtlich 2010 erstmals getestet werden soll. Die Abbildung veranschaulicht den Aufbau dieser fliegenden Windkraftanlage. Die Bewegung der Rotoren so | nzepten gesucht. Eine solche Entwicklung ist z.B. der „flying electric | generator | “ von der Firma Sky Wind Power, der voraussichtlich 2010 erstmals getes | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| age. Die Bewegung der Rotoren sorgt einerseits dafür, dass die Anlage in der Luft schwebt und anderseits für die Erzeugung von Strom. Bei Nachlassen der Windgeschwindigkeit schaltet sich ein Generator ein, der die Windkraftanlage weiterhin in der Luft hält [Sky Wind Power: 2009]. Informationen Fakten: • Diese fliegende Windkraftanlage (siehe Abbildung) kann in Höhen von 2.000 bis 10.000 M | ng von Strom. Bei Nachlassen der Windgeschwindigkeit schaltet sich ein | Generator | ein, der die Windkraftanlage weiterhin in der Luft hält [Sky Wind Powe | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| ür Wind- und Wasserkraft wesentlich kleiner und leichter gebaut werden. Ein konventioneller 6 MW-Windkraftgenerator hat einen Generatordurchmesser von 9 m und wiegt 450 t. Ein supraleitender Generator mit dieser Leistung hat einen Durchmesser von 3 m und wiegt nur noch 80 t. Da die Kosten bei dem Bau und der Installation von Offshore Windenergieanlagen wesentlich von der Größe und Gewicht | einen Generatordurchmesser von 9 m und wiegt 450 t. Ein supraleitender | Generator | mit dieser Leistung hat einen Durchmesser von 3 m und wiegt nur noch 8 | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| eren. Neben der aerodynamischen Wechselwirkung zwischen Fluid und Struktur sind die elastischen Eigenschaften des Windenergiesystems bis hin zur Wechselwirkung mit dem elektrischen Netz über Generator und Transformatoren von Bedeutung. Bei dieser hochgradig interdisziplinären Frage sind insbesondere die Multiskalen-Aspekte eine große Herausforderung. Schon bei der numerischen Simulation d | ergiesystems bis hin zur Wechselwirkung mit dem elektrischen Netz über | Generator | und Transformatoren von Bedeutung. Bei dieser hochgradig interdiszipli | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| ente Messdaten von WEA1, WEA4 und WEA9 zur Verfügung. Über das SCADA-System der WEA wurden die elektrische Leistung, die Windgeschwindigkeit, der Pitchwinkel sowie die Drehzahl von Rotor und Generator gemessen. Für die WEA1 und WEA4 wurde die Windgeschwindigkeit zusätzlich mit im Projekt installierten Cup-Anemometern gemessen (im Folgenden „Meteo-System“ genannt). Die zeitliche Auflösung | Windgeschwindigkeit, der Pitchwinkel sowie die Drehzahl von Rotor und | Generator | gemessen. Für die WEA1 und WEA4 wurde die Windgeschwindigkeit zusätzli | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Prozent). Anlagenkategorien.Zur Beobachtung der Weiterentwicklung der Anlagentechnologie wurden die WEA-Typen in die Kategorien DD (Direktantrieb), DD-PMSG (Direktantrieb mit Permanentmagnet- Generator ), EESG (Getriebeanlage mit fremderregtem Synchrongenerator), PMSG (Getriebeanlage mit permanenterregtem Generator), DFIG (Getriebeanlage mit doppeltgespeistem Asynchrongenerator), IG (Getrie | egorien DD (Direktantrieb), DD-PMSG (Direktantrieb mit Permanentmagnet- | Generator | ), EESG (Getriebeanlage mit fremderregtem Synchrongenerator), PMSG (Get | Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) | |
| ie Kategorien DD (Direktantrieb), DD-PMSG (Direktantrieb mit Permanentmagnet-Generator), EESG (Getriebeanlage mit fremderregtem Synchrongenerator), PMSG (Getriebeanlage mit permanenterregtem Generator ), DFIG (Getriebeanlage mit doppeltgespeistem Asynchrongenerator), IG (Getriebeanlage mit Asynchrongenerator), CS (Drehzahlstarre WEA) und Sonstige (Anlagentypen mit anderen Konzepten oder un | rregtem Synchrongenerator), PMSG (Getriebeanlage mit permanenterregtem | Generator | ), DFIG (Getriebeanlage mit doppeltgespeistem Asynchrongenerator), IG ( | Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) | |
| gespeisten Asynchrongenerator (34 Prozent) oder einem Asynchrongenerator in Kombination mit Vollumrichtern (15 Prozent). Nach einem kurzen Hoch sinkt der Anteil von WEA mit permanenterregtem Generator in 2016 weiter ab, auf nun rund 6 Prozent. Zurückgebaut wurden primär drehzahlstarre WEA (44 Prozent), sowie mit einem Anteil von jeweils rund 20 Prozent WEA mit Direktantrieb oder doppeltge | Nach einem kurzen Hoch sinkt der Anteil von WEA mit permanenterregtem | Generator | in 2016 weiter ab, auf nun rund 6 Prozent. Zurückgebaut wurden primär | Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) | |
| Grundsätzliche Unterschiede in den Anlagenkonzepten Für die Erzeugung elektrischer Energie muss die Kraft des Windes, die den Rotor der Windenergieanlagen in Drehbewegungen versetzt, bis zum Generator übertragen werden. Die dafür notwendigen Komponenten bilden den Antriebsstrang. Die folgenden Abschnitte stellen drei verschiedene Konzepte des Antriebsstranges vor. Andere auf dem Markt vor | e den Rotor der Windenergieanlagen in Drehbewegungen versetzt, bis zum | Generator | übertragen werden. Die dafür notwendigen Komponenten bilden den Antrie | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| icht näher beschrieben. III Windkraft 2.1 Windenergieanlagen mit Getriebe und schnell laufender Abtriebswelle Bild: Nordex Windenergieanlagen herkömmlicher Bauart, die einen handelsüblichen Generator mit 1.500 min-1 benutzen, brauchen zur Erhöhung der Rotordrehzahl (etwa 6 – 30 min-1) auf die Generatordrehzahl (üblicherweise 1.500 min-1) ein zwischengeschaltetes Getriebe. In der Regel is | dex Windenergieanlagen herkömmlicher Bauart, die einen handelsüblichen | Generator | mit 1.500 min-1 benutzen, brauchen zur Erhöhung der Rotordrehzahl (etw | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| r das Hohlrad erfolgt und die Planetenräder ortsfest angeordnet sind. Der Läufer des Generators ist direkt auf die Abtriebswelle des Getriebes montiert und hat kein eigenes Lager. Si Rotor Generator converter Rotor bearing gearbox Air processing Bild: Multibrid 2.3 Getriebelose Windenergieanlagen Der Auftrieb aus den Rotorblättern wird ohne Zwischenschaltung eines Getriebes direkt in d | ebswelle des Getriebes montiert und hat kein eigenes Lager. Si Rotor | Generator | converter Rotor bearing gearbox Air processing Bild: Multibrid 2.3 Ge | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| nverter Rotor bearing gearbox Air processing Bild: Multibrid 2.3 Getriebelose Windenergieanlagen Der Auftrieb aus den Rotorblättern wird ohne Zwischenschaltung eines Getriebes direkt in den Generator gelenkt. Das heißt, dass Rotor- und Generatordrehzahl (6 – 30 min-1) gleich sind. Um dennoch auf die erforderliche Spannung von 690 V und die Netzfrequenz von 50 Hz zu kommen, muss der Gener | otorblättern wird ohne Zwischenschaltung eines Getriebes direkt in den | Generator | gelenkt. Das heißt, dass Rotor- und Generatordrehzahl (6 – 30 min-1) g | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| rator gelenkt. Das heißt, dass Rotor- und Generatordrehzahl (6 – 30 min-1) gleich sind. Um dennoch auf die erforderliche Spannung von 690 V und die Netzfrequenz von 50 Hz zu kommen, muss der Generator entsprechend groß im Durchmesser dimensioniert werden. Hier liegt die Schwierigkeit, einen passenden Generator zu finden – Hersteller dieser Bauart verwenden eigens hierfür konstruierte Gene | Spannung von 690 V und die Netzfrequenz von 50 Hz zu kommen, muss der | Generator | entsprechend groß im Durchmesser dimensioniert werden. Hier liegt die | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| rderliche Spannung von 690 V und die Netzfrequenz von 50 Hz zu kommen, muss der Generator entsprechend groß im Durchmesser dimensioniert werden. Hier liegt die Schwierigkeit, einen passenden Generator zu finden – Hersteller dieser Bauart verwenden eigens hierfür konstruierte Generatoren mit sehr großen Durchmessern (die Enercon 4,5 MW-Maschine hat einen Generator-ø von ca. 11 m!). Bild: E | er dimensioniert werden. Hier liegt die Schwierigkeit, einen passenden | Generator | zu finden – Hersteller dieser Bauart verwenden eigens hierfür konstrui | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| erigkeit, einen passenden Generator zu finden – Hersteller dieser Bauart verwenden eigens hierfür konstruierte Generatoren mit sehr großen Durchmessern (die Enercon 4,5 MW-Maschine hat einen Generator -ø von ca. 11 m!). Bild: Enercon 3 Bauelemente 3.1 Fundament Das Fundament trägt das gesamte Gewicht der Windenergieanlage und muss zusätzlich dynamische Momente aus betriebsbedingten Turmsc | en mit sehr großen Durchmessern (die Enercon 4,5 MW-Maschine hat einen | Generator | -ø von ca. 11 m!). Bild: Enercon 3 Bauelemente 3.1 Fundament Das Funda | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| u ermöglichen. Dafür werden große Wälzlager eingesetzt. Großwälzlager Bild: SKF 3.7 Hauptlager Der Rotor muss drehbar an dem Maschinenhaus gelagert werden, um die Energie aus dem Wind an den Generator zu transportieren. Das Lager (luvseitig, selbsteinstellendes Doppelpendelrollenlager oder ähnlich) muss die Stöße vom Rotor aus der Windbelastung und die Reaktionskräfte aus der Schwerkraft | dem Maschinenhaus gelagert werden, um die Energie aus dem Wind an den | Generator | zu transportieren. Das Lager (luvseitig, selbsteinstellendes Doppelpen | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| izität und Hydraulik). 3.9 Hauptgetriebe Das Getriebe muss bei konventionell gebauten Windenergieanlagen die vergleichsweise geringe Drehzahl des Rotors (ca. 6 bis 30 min-1) auf eine für den Generator passende Drehzahl von z. B. 1.500 min-1 übersetzen. Dabei sind hohe Übersetzungsverhältnisse nötig, die nur in mehrstufigen Getrieben realisierbar sind. schematischer Aufbau Planetengetrieb | eise geringe Drehzahl des Rotors (ca. 6 bis 30 min-1) auf eine für den | Generator | passende Drehzahl von z. B. 1.500 min-1 übersetzen. Dabei sind hohe Üb | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| bis auf Null ab. Die mechanische Bremse kommt noch bei Sicherheits- und Notabschaltungen zum Einsatz, wird aber hauptsächlich verwendet, um den Rotor für Serviceeinsätze zu blockieren. 3.12 Generator Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren bei Montage vor Ort Bild: Allianz Der Generator wandelt die mechanisch übertragene Energie des Windes in elektrische Energie um. Er ist, ggf. zusammen m | chlich verwendet, um den Rotor für Serviceeinsätze zu blockieren. 3.12 | Generator | Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren bei Montage vor Ort Bild: Allian | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| gen zum Einsatz, wird aber hauptsächlich verwendet, um den Rotor für Serviceeinsätze zu blockieren. 3.12 Generator Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren bei Montage vor Ort Bild: Allianz Der Generator wandelt die mechanisch übertragene Energie des Windes in elektrische Energie um. Er ist, ggf. zusammen mit einem Umrichter, das Bindeglied zwischen der variablen Windenergie und den weitgehe | ltgespeiste Asynchrongeneratoren bei Montage vor Ort Bild: Allianz Der | Generator | wandelt die mechanisch übertragene Energie des Windes in elektrische E | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| gangsspannung und -frequenz des Generators mit der Rotordrehzahl variieren. Vorteile: Hoher Wirkungsgrad, großer Drehzahlbereich, frei einstellbare Wirk- und Blindleistungsabgabe, günstiger Generator , geringer Wartungsaufwand, Dämpfung der mechanischen Belastung des Antriebsstrangs durch Windböen, keine Belastung des Antriebsstrangs durch Netzstörungen. Nachteile: Teurer Umrichter, da er | hlbereich, frei einstellbare Wirk- und Blindleistungsabgabe, günstiger | Generator | , geringer Wartungsaufwand, Dämpfung der mechanischen Belastung des Ant | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| nischen Belastung des Antriebsstrangs durch Windböen, keine Belastung des Antriebsstrangs durch Netzstörungen. Nachteile: Teurer Umrichter, da er die gesamte Leistung übertragen muss. Teurer Generator . Ungünstige Gewichtsverteilung in der Gondel führt zur „Kopflastigkeit“. • Asynchrongenerator: Asynchrongeneratoren mit Kurzschlussläufer werden bei den heute verfügbaren Windenergieanlagen | : Teurer Umrichter, da er die gesamte Leistung übertragen muss. Teurer | Generator | . Ungünstige Gewichtsverteilung in der Gondel führt zur „Kopflastigkeit | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| zschlussläufer werden bei den heute verfügbaren Windenergieanlagen mit Leistungen über 1 MW nur von einem Windenergieanlagen-Hersteller favorisiert. Vorteile: Einfachster und preiswertester Generator , wird als normaler Antriebsmotor in großen Stückzahlen im Markt hergestellt, einfache Synchronisation. Bei polumschaltbarer Ausführung Anpassung des Betriebspunktes an sich ändernde Windve | agen-Hersteller favorisiert. Vorteile: Einfachster und preiswertester | Generator | , wird als normaler Antriebsmotor in großen Stückzahlen im Markt herges | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| r die Schlupfleistung des Läufers) und damit kostengünstiger Umrichter, Dämpfung der mechanischen Belastung des Antriebsstranges durch Windböen, Belastung frei einstellbar. Nachteile: Teurer Generator (Schleifringläufer), höherer Wartungsaufwand, Netzeinflüsse wirken direkt auf den Antriebsstrang. 3.13 Elektrische Anlagen Die Verteilung der elektrischen Leistung an das Netz erfordert ein | stranges durch Windböen, Belastung frei einstellbar. Nachteile: Teurer | Generator | (Schleifringläufer), höherer Wartungsaufwand, Netzeinflüsse wirken dir | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| eil Stahlturm (100 m) 33 % Rotornabe 2 % Rotorblätter (40 m Länge) 18 % Rotorwelle 2 % Getriebe 14 % Azimutsystem 2 % Umrichter 6 % Gondelverkleidung (GFK) 2 % Pitchsystem 5 % Rotorlager 1 % Generator 4 % Bremssystem 1 % Transformator 3 % Kabel 1 % Maschinenträger (Grundrahmen) 3 % Schrauben 1 % Quelle: „neue energie“, Ausgabe 09/2005 4 Betriebssicherheit 4.1 Wartung Von grundlegender Bed | richter 6 % Gondelverkleidung (GFK) 2 % Pitchsystem 5 % Rotorlager 1 % | Generator | 4 % Bremssystem 1 % Transformator 3 % Kabel 1 % Maschinenträger (Grund | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ruckt. Die Überwachung muss folgende Bereiche erfassen: • Rotorblätter: Drehzahl, Schwingung, • Hauptlager: Schwingung, • Getriebe: Eingangswelle, Schwingung, • Ausgangswelle: Schwingung, • Generator : A- und B-Seite, Schwingung, • Chassis: Schwingung, • Turm: Schwingung, • Öl: Temperatur, Druck, Qualität. Ein Teil der benötigten Daten wird bereits durch die Steuerungs- und Überwachungste | • Getriebe: Eingangswelle, Schwingung, • Ausgangswelle: Schwingung, • | Generator | : A- und B-Seite, Schwingung, • Chassis: Schwingung, • Turm: Schwingung | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| g bzw. die Sensoren fallen relativ häufig aus, führen aber zu vergleichsweise kurzen Ausfallzeiten je Betriebsstörung, während Schäden an Komponenten wie den Rotorblättern, dem Getriebe, dem Generator oder dem Triebstrang in größeren Zeitabständen auftreten, aber wiederum mehr Zeit für die Reparatur erfordern. Außerdem zeigt sich, dass die Ursachen von Betriebsstörungen der mechanischen K | ährend Schäden an Komponenten wie den Rotorblättern, dem Getriebe, dem | Generator | oder dem Triebstrang in größeren Zeitabständen auftreten, aber wiederu | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| de Risse aufgrund von Materialermüdung, Delamination, Pitch Offset Lager, Welle Lagerschäden, Risse in der Welle aufgrund von Materialermüdung Getriebe Zahnflankenbruch, Verschleiß der Zähne Generator Überhitzung, elektrische Betriebsstörung Struktur (Gondel, Turm, Tragstruktur) Materialermüdung, Resonanz, Risse Die Maßnahmen zur Vermeidung von Betriebsstörungen, die durch solche äußeren | d von Materialermüdung Getriebe Zahnflankenbruch, Verschleiß der Zähne | Generator | Überhitzung, elektrische Betriebsstörung Struktur (Gondel, Turm, Trags | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| Begriffs „Überwachung“ sind gebräuchlich: Zustandsüberwachung (Condition Monitoring – CM), die gewöhnlich die elektrischen und mechanischen Komponenten des Triebstrangs (Rotor, Getriebe und Generator ) einer Windturbine betrifft, und die Überwachung der Struktur – Structural Health Monitoring (SHM) – einer Windturbine, welche die Gondel, den Turm, die Tragstruktur und das Fundament umfass | hen und mechanischen Komponenten des Triebstrangs (Rotor, Getriebe und | Generator | ) einer Windturbine betrifft, und die Überwachung der Struktur – Struct | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| n oder Bürsten des Generators, der Verdrahtung sowie Kontaktfehler an den Transformatoren oder Schaltvorrichtungen können mit Hilfe thermographischer Methoden festgestellt werden. vibration ( generator , bearing, gearbox) Zeit-, Impulssignale Auswertung, Diagnose Signalverarbeitung, Generierung von Kennwerten characteristic values (BCU, RMS, Crest) alarm (adap. limits, learning, trend analy | n mit Hilfe thermographischer Methoden festgestellt werden. vibration ( | generator | , bearing, gearbox) Zeit-, Impulssignale Auswertung, Diagnose Signalver | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ulssignale Auswertung, Diagnose Signalverarbeitung, Generierung von Kennwerten characteristic values (BCU, RMS, Crest) alarm (adap. limits, learning, trend analysis) rotational speed (rotor, generator ) reference (learned characteristic) electrical power alarm (dev. from learned charact.) phase sensitive narrowband analysis (ampl., phase)wind speed (anamometer) alarm (adap. limits, learnin | larm (adap. limits, learning, trend analysis) rotational speed (rotor, | generator | ) reference (learned characteristic) electrical power alarm (dev. from | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| n werden. Im Allgemeinen werden für jede Komponente ein spezielles CMS (Sammlung von Tools, Techniken) und ein spezielles Sensoren-/Messsystem verwendet [8]. Zeit-, Impulssignale: Vibration ( Generator , Lager, Getriebe); Rotationsgeschwindigkeit (Rotor, Generator); elektrische Leistung; Windgeschwindigkeit (Anemometer); Turmschwankung (axial, transversal) Signalverarbeitung, Generierung vo | s Sensoren-/Messsystem verwendet [8]. Zeit-, Impulssignale: Vibration ( | Generator | , Lager, Getriebe); Rotationsgeschwindigkeit (Rotor, Generator); elektr | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| lles CMS (Sammlung von Tools, Techniken) und ein spezielles Sensoren-/Messsystem verwendet [8]. Zeit-, Impulssignale: Vibration (Generator, Lager, Getriebe); Rotationsgeschwindigkeit (Rotor, Generator ); elektrische Leistung; Windgeschwindigkeit (Anemometer); Turmschwankung (axial, transversal) Signalverarbeitung, Generierung von Kennwerten: Kennwerte (BSG, RMS, Crest); Mittelwerte, Klassi | bration (Generator, Lager, Getriebe); Rotationsgeschwindigkeit (Rotor, | Generator | ); elektrische Leistung; Windgeschwindigkeit (Anemometer); Turmschwanku | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| sstranges erfassen und bewerten, die über eine Ölumlaufschmierung verfügen. Die Detektion ist dabei nicht auf rein metallische Partikel beschränkt. Zustandsänderungen fettgeschmierter Lager ( Generator , Hauptlager) sowie Veränderungen des Lauf- oder Schwingungsverhaltens ohne einhergehenden Materialeintrag in den überwachten Ölkreislauf können mittels der Partikelzählung nicht erkannt werd | lische Partikel beschränkt. Zustandsänderungen fettgeschmierter Lager ( | Generator | , Hauptlager) sowie Veränderungen des Lauf- oder Schwingungsverhaltens | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| oder weniger klassifiziert: • Die Mehrzahl der weltweit gebauten Anlagen wird auf konventionelle Weise mit Getrieben in aufgelöster Struktur (Rotor-Hauptlager-Hauptwelle-Getriebe-Kupplung- Generator ) gebaut. Nur wenige Anbieter (darunter als der größte und erfolgreichste Enercon/Aurich) verfolgen weiterhin das kompakte Konzept ohne Getriebe mit großen, langsam laufenden Generatoren. • | in aufgelöster Struktur (Rotor-Hauptlager-Hauptwelle-Getriebe-Kupplung- | Generator | ) gebaut. Nur wenige Anbieter (darunter als der größte und erfolgreichs | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| itsmerkmale auf: • Blitzschutz der Blätter wie auch der gesamten Anlage, • redundante Bremssysteme, • Überwachung aller Betriebsparameter online, • Schwingungsüberwachung Chassis, Getriebe, Generator , • Kühlung von Generator und Getriebeöl, • Überspannungsschutz für die Schalt- und Regeleinrichtungen Heutige Windenergieanlagen weisen bereits installierte Leistungen von bis zu 7,5 MW (Ene | Betriebsparameter online, • Schwingungsüberwachung Chassis, Getriebe, | Generator | , • Kühlung von Generator und Getriebeöl, • Überspannungsschutz für die | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| schutz der Blätter wie auch der gesamten Anlage, • redundante Bremssysteme, • Überwachung aller Betriebsparameter online, • Schwingungsüberwachung Chassis, Getriebe, Generator, • Kühlung von Generator und Getriebeöl, • Überspannungsschutz für die Schalt- und Regeleinrichtungen Heutige Windenergieanlagen weisen bereits installierte Leistungen von bis zu 7,5 MW (Enercon E 126) auf, das Gros | , • Schwingungsüberwachung Chassis, Getriebe, Generator, • Kühlung von | Generator | und Getriebeöl, • Überspannungsschutz für die Schalt- und Regeleinrich | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ar der KFZ-Branche, werden nahezu baugleiche Anlagen in großen Stückzahlen hergestellt. Retrofitmaßnahmen sind z. B. für baugleiche Getriebe bereits in größeren Stückzahlen angefallen. Neben Generator und Getriebe sind auch die Rotorblätter immer wieder von Serienschäden betroffen. Das Schadenpotenzial rührt aus den Betriebsbedingungen der Windenergieanlage her. Um die Herkunft der Schäd | baugleiche Getriebe bereits in größeren Stückzahlen angefallen. Neben | Generator | und Getriebe sind auch die Rotorblätter immer wieder von Serienschäden | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| kräfte • Kreiselkräfte • Massenunwucht • Aerodynamische Unwucht • Erzeugtes Drehmoment 6.4 Abnormale interne Bedingungen Störungen • Antrieb und Mechanik der Blattverstellung • Triebstrang • Generator -Kurzschluss • Gondelrichtungssteuerung • Mechanische Bremsen • Aerodynamische Bremsen • Betriebsführung • Sensoren • Stromversorgung/Ladezustand der Batterien (z. B. für Pitch-Antriebe) Betr | Störungen • Antrieb und Mechanik der Blattverstellung • Triebstrang • | Generator | -Kurzschluss • Gondelrichtungssteuerung • Mechanische Bremsen • Aerodyn | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| alb des Getriebes, • Schmierfähigkeitsverlust des Schmiermittels (Reinheit, Temperatur). • Stufenbildung an der Kupplung zwischen Planeten- und Stirnradgetrieben durch Reibkorrosion. 7.1.3 Generator • Lagerschäden an A- und B-Lager • Wicklungsschäden Ursachen: • Montagefehler • Überlastung • Auslegungsfehler • Ausführung/Lebensdauer der Wicklungsisolation • Mangelhafte Reinigung/Wartun | ng zwischen Planeten- und Stirnradgetrieben durch Reibkorrosion. 7.1.3 | Generator | • Lagerschäden an A- und B-Lager • Wicklungsschäden Ursachen: • Monta | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ran. Durchgesetzt hat sich die WEA im direkten Netzanschluss zur Erzeugung von Strom. Sie hat meist zwei bis drei Rotorblätter, eine horizontale Achse, die Gondel mit Rotornabe, Getriebe und Generator sind dem Wind motorisch nachführbar. Der Rotor steht vor dem Turm in Windrichtung (Luv-Läufer)“ (WWEA, 2010). 3. Grundlagen über die Nutzung von Windenergie 3.1 Wie viel Energie steckt im Wi | lätter, eine horizontale Achse, die Gondel mit Rotornabe, Getriebe und | Generator | sind dem Wind motorisch nachführbar. Der Rotor steht vor dem Turm in W | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| e steckt im Wind? Windkraftanlagen erzeugen elektrischen Strom, indem sie die Kraft, die im Wind steckt, in ein Drehmoment an den Rotorblättern umsetzt und diese mechanische Kraft über einen Generator in elektrische Energie umwandelt. Die Menge der Energie, die der Wind auf die Rotorblätter überträgt, ist abhängig von der Windgeschwindigkeit, der Luftdichte und der Größe der Rotorfläche. | nt an den Rotorblättern umsetzt und diese mechanische Kraft über einen | Generator | in elektrische Energie umwandelt. Die Menge der Energie, die der Wind | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| sen Rotorblätter stabil gebaut sein, um der Schubkraft widerstehen zu können (Quaschning, 2008). Zu den Anlagenkomponenten einer Windkraftanlage (vgl. Abb. 10) zählen Mast, Gondel, Getriebe, Generator , Rotornarbe, Rotorblätter und zur Messung der Windgeschwindigkeiten eine Windmessanlage (Quaschning, 2008). Abb. 9: Aufbau und Komponenten einer Windenergieanlage. (Quelle: Quaschning, 2008, | en einer Windkraftanlage (vgl. Abb. 10) zählen Mast, Gondel, Getriebe, | Generator | , Rotornarbe, Rotorblätter und zur Messung der Windgeschwindigkeiten ei | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| rscheiden. Bei Leeläufern befindet sich die Gondel in Windrichtung vor den Rotorblättern (vgl. Abb. 14). Sie benötigen keine Windnachführung und kühlen durch ihre Ausrichtung automatisch den Generator mit dem Wind. An der Gondel bilden sich jedoch Verwirbelungen die sich nachteilig auf die Rotorblätter auswirken und Leistungsschwankungen hervorrufen. Des Weiteren entstehen durch die Verwi | eine Windnachführung und kühlen durch ihre Ausrichtung automatisch den | Generator | mit dem Wind. An der Gondel bilden sich jedoch Verwirbelungen die sich | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| nten: einem Stator aus Spulen und dünnen Stahlblechen, in dem ein magnetisches Feld erzeugt wird und aus einem Rotor auf einer drehbaren Welle. Der am meisten in der Windindustrie verwendete Generator ist der Permanentgenerator. Dieser besitzt kein Getriebe. Asynchrongeneratoren oder auch Induktionsgeneratoren genannt, arbeiten mit einem hohen Wirkungsgrad, sind robust, kostengünstig und | einer drehbaren Welle. Der am meisten in der Windindustrie verwendete | Generator | ist der Permanentgenerator. Dieser besitzt kein Getriebe. Asynchrongen | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| n Wirkungsgrad, sind robust, kostengünstig und werden häufig in Windkraftanlagen verwendet (Wind-Energie, 2010). Für den Eigenbau von kleinen Windrädern können 12 Volt Autolichtmaschinen als Generator verwendet werden. Die Lebensdauer ist relativ hoch, einziges Verschleißteil bilden die Kohlestifte im Generator (Hallenga, 2004). 5.2.5 Getriebe Das Getriebe verbindet den Rotor mit dem Gene | Eigenbau von kleinen Windrädern können 12 Volt Autolichtmaschinen als | Generator | verwendet werden. Die Lebensdauer ist relativ hoch, einziges Verschlei | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Für den Eigenbau von kleinen Windrädern können 12 Volt Autolichtmaschinen als Generator verwendet werden. Die Lebensdauer ist relativ hoch, einziges Verschleißteil bilden die Kohlestifte im Generator (Hallenga, 2004). 5.2.5 Getriebe Das Getriebe verbindet den Rotor mit dem Generator. Meist wird hierfür ein Zahnradgetriebe oder ein Riemenantrieb verwendet. Hersteller von kleinen Windkraft | er ist relativ hoch, einziges Verschleißteil bilden die Kohlestifte im | Generator | (Hallenga, 2004). 5.2.5 Getriebe Das Getriebe verbindet den Rotor mit | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ator verwendet werden. Die Lebensdauer ist relativ hoch, einziges Verschleißteil bilden die Kohlestifte im Generator (Hallenga, 2004). 5.2.5 Getriebe Das Getriebe verbindet den Rotor mit dem Generator . Meist wird hierfür ein Zahnradgetriebe oder ein Riemenantrieb verwendet. Hersteller von kleinen Windkraftanlagen verzichten meist auf einen Einsatz eines Getriebes und verwenden stattdessen | llenga, 2004). 5.2.5 Getriebe Das Getriebe verbindet den Rotor mit dem | Generator | . Meist wird hierfür ein Zahnradgetriebe oder ein Riemenantrieb verwend | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Anbringung einer Windkraftanlage auf dem Gebäudedach nur bedingt empfehlenswert. Kleinere Anlagen bis zu einer Nennleistung von 100 Watt verursachen relativ geringe Schwingungen an Rotor und Generator und sind deshalb für eine Montage auf dem Gebäudedach geeignet. Das Windrad sollte in diesem Fall über mehrere Rotorblätter verfü- gen, da sie eine bessere Laufruhe erzeugen. Ab 500 Watt Lei | ung von 100 Watt verursachen relativ geringe Schwingungen an Rotor und | Generator | und sind deshalb für eine Montage auf dem Gebäudedach geeignet. Das Wi | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Wind-Inselsystems (Quelle: Quaschning, 2008, S.194) Bei Windgeneratoren, die nur von der Ladebatterie getrennt werden, stellen sich bei höheren Windgeschwindigkeiten hohe Drehzahlen ein. Der Generator kann dadurch beschädigt werden. Eine Möglichkeit zur Begrenzung der Drehzahl, ist die Schaltung eines Heizungswiderstands bei vollgeladener Batterie (Quaschning, 2008). Des Weiteren erzeugen | tellen sich bei höheren Windgeschwindigkeiten hohe Drehzahlen ein. Der | Generator | kann dadurch beschädigt werden. Eine Möglichkeit zur Begrenzung der Dr | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| lar-Wind-Team GmbH (Flip 150, 2010) aufgezeigt werden. Das Windrad Flip 150 (vgl. Abb. 37) besteht aus drei Glasfaser-Rotorblättern mit einem Durchmesser von 1,1 m und ist stallgeregelt. Als Generator wird ein eisenloser Scheibengenerator verwendet. Das Generatorgehäuse der Anlage besteht aus Aluminium und Stahl und kommt insgesamt auf ein Gewicht von 11 kg. Größere Batteriesysteme können | torblättern mit einem Durchmesser von 1,1 m und ist stallgeregelt. Als | Generator | wird ein eisenloser Scheibengenerator verwendet. Das Generatorgehäuse | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| rte von Kleinwindanlagen gibt, die schon sehr lange in Betrieb sind, kann man die Lebensdauer nur abschätzen. Man orientiert sich an den Großanlagen und schätzt die Lebensdauer von Rotor und Generator auf 20 Jahre, die von Netzeinspeisern auf 15 Jahre. 6.5.3 Amortisationszeit Die sogenannte Amortisationszeit ist die Zeit, in der die Anlage die Kosten für ihre Errichtung und ihren Betrieb | iert sich an den Großanlagen und schätzt die Lebensdauer von Rotor und | Generator | auf 20 Jahre, die von Netzeinspeisern auf 15 Jahre. 6.5.3 Amortisation | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| drichtung • Energieerzeugung auch bei extremen Sturmböen möglich • niedrige Anlaufgeschwindigkeit (2-3 m/s) • sehr geringe Schallemissionen • durch einfache Konstruktion sehr wartungsarm Der Generator ist mittig zwischen den beiden Rotorblättern angeordnet und verkleidet. Die technischen Daten lauten wie folgt: Leistung von Generator 3000 Watt Einschaltgeschwindigkeit 2 m/s Abschaltgeschw | ge Schallemissionen • durch einfache Konstruktion sehr wartungsarm Der | Generator | ist mittig zwischen den beiden Rotorblättern angeordnet und verkleidet | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| onen • durch einfache Konstruktion sehr wartungsarm Der Generator ist mittig zwischen den beiden Rotorblättern angeordnet und verkleidet. Die technischen Daten lauten wie folgt: Leistung von Generator 3000 Watt Einschaltgeschwindigkeit 2 m/s Abschaltgeschwindigkeit keine Rotor Kunststoff/Metall Magnetwerkstoff Neodym Generator permanent, 32 polig Spannung über Wechselrichter 230 V Batteri | t und verkleidet. Die technischen Daten lauten wie folgt: Leistung von | Generator | 3000 Watt Einschaltgeschwindigkeit 2 m/s Abschaltgeschwindigkeit keine | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| rkleidet. Die technischen Daten lauten wie folgt: Leistung von Generator 3000 Watt Einschaltgeschwindigkeit 2 m/s Abschaltgeschwindigkeit keine Rotor Kunststoff/Metall Magnetwerkstoff Neodym Generator permanent, 32 polig Spannung über Wechselrichter 230 V Batterieladespannung 48 V Rotorgewicht 430 kg Nennleistung bei 10 m/s 1000 Watt Nennleistung bei 14 m/s 3000 Watt Rotordurchmesser 3,3 | ltgeschwindigkeit keine Rotor Kunststoff/Metall Magnetwerkstoff Neodym | Generator | permanent, 32 polig Spannung über Wechselrichter 230 V Batterieladespa | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| .............................................................. 14 3.3 Hauptkomponenten (elektrisch) ................................................................................. 14 3.3.1 Generator ................................................................................................... 14 3.3.2 Umrichter ....................................................................... | ............................................................. 14 3.3.1 | Generator | ...................................................................... | Senvion SE | |
| teelektrode IN Nennstrom ITS Internes Transformatorsystem MS Mittelspannung (Nenn-Netzspannung > 1 kV und < 60 kV) n Nenndrehzahl NS Niederspannung (Nenn-Netzspannung ≤ 1 kV) PG Nennleistung Generator PN Nennleistung WEA PT Nennleistung Transformator PSA Persönliche Schutzausrüstung RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V. SCADA Supervisory Control and Data Acquisit | ndrehzahl NS Niederspannung (Nenn-Netzspannung ≤ 1 kV) PG Nennleistung | Generator | PN Nennleistung WEA PT Nennleistung Transformator PSA Persönliche Schu | Senvion SE | |
| xtern verzahntes Blattverstellsystem – ermöglicht mehr Platz in der Nabe für Wartungsarbeiten). Die grundlegenden Merkmale des Konzeptes sind Folgende: ● Ertragsoptimiertes drehzahlvariables Generator -/Umrichtersystem ● Elektrische Einzelblattverstellung – „fail-safe“ Ausführung ● 3-Punkt-Lagerung ● „Tilted-Cone”-Konzept und vorgebogene, steife Rotorblätter für bestmögliche Gewichtsvertei | le des Konzeptes sind Folgende: ● Ertragsoptimiertes drehzahlvariables | Generator | -/Umrichtersystem ● Elektrische Einzelblattverstellung – „fail-safe“ Au | Senvion SE | |
| lzen 05 Rotorlager 16 Azimutantrieb 06 Absperrtür Rotor 17 Azimutbremsen 07 Rotorwelle 18 Rohrturm 08 Getriebe 19 Azimutlager 09 Rotorhaltebremse 20 Drehmomentstütze 10 Topbox 21 Kupplung 11 Generator 22 Maschinenträger 2 Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei Rotorblättern, die über Blattlager drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. Der Pitchwinkel der Rotorblätter | lager 09 Rotorhaltebremse 20 Drehmomentstütze 10 Topbox 21 Kupplung 11 | Generator | 22 Maschinenträger 2 Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht a | Senvion SE | |
| rhanden. Diese Plattformen sind zusätzlich mit Notbeleuchtungen ausgestattet. Im Turmfuß sind die Schaltschränke des Umrichters auf einer separaten Plattform montiert. Der Stromtransport vom Generator zum Turmfuß erfolgt über Stromkabel und geschirmte Stromschienen. Sämtliche Steuersignale für den Betriebsrechner werden innerhalb des Turmes optisch über ein Glasfaserkabel übertragen und e | ichters auf einer separaten Plattform montiert. Der Stromtransport vom | Generator | zum Turmfuß erfolgt über Stromkabel und geschirmte Stromschienen. Sämt | Senvion SE | |
| lüsse geschützt. Das Beschichtungssystem erfüllt die nach DIN EN ISO 12944 erforderlichen Anforderungen. 3 Elektrisches System 3.1 Funktionsprinzip Die Anlage ist mit einem drehzahlvariablen Generator -/Umrichtersystem ausgestattet. Dies ermöglicht einen Betrieb von ± 40 % der synchronen Drehzahl. In Verbindung mit dem elektrischen Pitchsystem bietet der drehzahlvariable Betrieb sehr gute | System 3.1 Funktionsprinzip Die Anlage ist mit einem drehzahlvariablen | Generator | -/Umrichtersystem ausgestattet. Dies ermöglicht einen Betrieb von ± 40 | Senvion SE | |
| en sich automatisch den herrschenden Windbedingungen an, entsprechend wird die Anlage in den folgenden Betriebsbereichen betrieben: ● Im untersynchronen Bereich (Teillastbereich) liefert der Generator 100 % der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. ● Im übersy | betrieben: ● Im untersynchronen Bereich (Teillastbereich) liefert der | Generator | 100 % der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupf | Senvion SE | |
| tzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. ● Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der Generator etwa 83 % der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht über den Umrichter geführt werden muss. Die verbleibenden ca. 17 % der Leistung werden vom Läufer über den Umrichter ins | speist wird. ● Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der | Generator | etwa 83 % der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht ü | Senvion SE | |
| n Strom und die Spannung in jeder Phase, wodurch eine dreiphasige Netzüberwachung gewährleistet ist. Die Netzüberwachung wertet die Ströme, Spannungen und die zeitlichen Verläufe aus, um den Generator und den Umrichter zum Eigenschutz vom Netz zu trennen, sobald einer der in der folgenden Tabelle aufgeführten Vorgänge eintritt. Standard Netzschutzeinstellungen auf der Niederspannungsseite | wertet die Ströme, Spannungen und die zeitlichen Verläufe aus, um den | Generator | und den Umrichter zum Eigenschutz vom Netz zu trennen, sobald einer de | Senvion SE | |
| n eines der Ereignisse aus der obigen Tabelle, resynchronisiert sich die Windenergieanlage automatisch mit dem Netz, sobald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten (elektrisch) 3.3.1 Generator Technische Daten Generator Konzept Doppeltgespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückgewinnung über den Umrichter. Die Statorwicklung ist mit der Niederspannungsseite synchronisiert | ald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten (elektrisch) 3.3.1 | Generator | Technische Daten Generator Konzept Doppeltgespeister Asynchrongenerato | Senvion SE | |
| der obigen Tabelle, resynchronisiert sich die Windenergieanlage automatisch mit dem Netz, sobald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten (elektrisch) 3.3.1 Generator Technische Daten Generator Konzept Doppeltgespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückgewinnung über den Umrichter. Die Statorwicklung ist mit der Niederspannungsseite synchronisiert und mit weicher Einkopplun | st. 3.3 Hauptkomponenten (elektrisch) 3.3.1 Generator Technische Daten | Generator | Konzept Doppeltgespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückgew | Senvion SE | |
| st ein spezifischer Maximalwert der Leistung zugeordnet, der aus Gründen der Auslegung im Mittel nicht überschritten werden darf. Bauart Doppeltgespeister Asynchrongenerator Technische Daten Generator Schutzklasse IP 54 (SchIeifring: IP 23) Kühlung Kühlung über Luft-Luft-Wärmetauscher. Kühlluftstrom wird durch ein Gebläse erzeugt. Kühlluftansaugung aus der Gondel. Sensoren PT 100 zur Über | den darf. Bauart Doppeltgespeister Asynchrongenerator Technische Daten | Generator | Schutzklasse IP 54 (SchIeifring: IP 23) Kühlung Kühlung über Luft-Luft | Senvion SE | |
| es Abdeckungen verhindern Kontakt mit rotierenden Bauteilen. Geerdetes Generatorgehäuse, um statische Aufladung zu verhindern. Zur Minimierung von Schwingungen und Geräuschemissionen ist der Generator mit schall- und schwingungsentkoppelnden Elementen auf dem Grundrahmen gelagert. 3.3.2 Umrichter 3.3.3 Transformatorsystem Der Installationsort des Transformatorsystems kann, wie in der folg | ndern. Zur Minimierung von Schwingungen und Geräuschemissionen ist der | Generator | mit schall- und schwingungsentkoppelnden Elementen auf dem Grundrahmen | Senvion SE | |
| Standby-Modus setzt sich aus den Einzelverbräuchen der folgenden Komponenten zusammen: ● Steuerung (Steuerungscomputer und Umrichter) ● Azimutsystem ● Hydraulikpumpe ● Heizung für Getriebe, Generator und Schaltschränke ● Batterielader ● Pitchantrieb ● Gefahrenfeuer Der Eigenbedarf beträgt ca. 25 kW (10-Minuten Mittelwert). Der Bedarf hängt zu einem großen Teil vom Aufstellungsort der Anl | und Umrichter) ● Azimutsystem ● Hydraulikpumpe ● Heizung für Getriebe, | Generator | und Schaltschränke ● Batterielader ● Pitchantrieb ● Gefahrenfeuer Der | Senvion SE | |
| ndenergieanlagen wandeln mechanische in elektrische Energie um. Die meisten Windenergieanlagen arbeiten mit Getrieben. Damit werden die 5 – 20 Umdrehungen pro Minute eines Rotors auf die vom Generator zur Stromerzeugung benötigten 1.000 – 1.500 Umdrehungen pro Minute übersetzt. Das zweite Anlagenkonzept sind die getriebelosen Anlagen. Hier treibt der Rotor einen speziellen Ringgenerator m | amit werden die 5 – 20 Umdrehungen pro Minute eines Rotors auf die vom | Generator | zur Stromerzeugung benötigten 1.000 – 1.500 Umdrehungen pro Minute übe | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| erst bei starkem Sturm werden die Anlagen netzverträglich herabgeregelt. Ein wirtschaftlich entscheidender Wert sind die Jahresvolllaststunden, d. h. die berechnete Zeit im Jahr, in der ein Generator die volle Nennleistung erbringt. Dabei erreichen die Anlagen an Land etwa 2.000, direkt an der Küste 3.000 und auf See (offshore) werden 4.000 Volllaststunden erwartet. Bei Windenergieanlage | e Jahresvolllaststunden, d. h. die berechnete Zeit im Jahr, in der ein | Generator | die volle Nennleistung erbringt. Dabei erreichen die Anlagen an Land e | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| GRIFFE Standardanlage Generatorkonzepte Volllaststunden Abb. 6 Schnitt durch eine WEA (Quelle: Nordex AG) 1) Windmesseinrichtung, 2) Getriebe, 3) Hauptwelle, 4) Rotor-Nabe, 5) Rotorblatt, 6) Generator , 7) Scheibenbremse, 8) Windnachführung WIRTSCHAFT & ZUKUNFT Die Windenergie steuerte zu Beginn der 1990er Jahre wenige Promille zur Stromversorgung bei und dieser Wert stieg bis Ende 2006 a | richtung, 2) Getriebe, 3) Hauptwelle, 4) Rotor-Nabe, 5) Rotorblatt, 6) | Generator | , 7) Scheibenbremse, 8) Windnachführung WIRTSCHAFT & ZUKUNFT Die Winde | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| satz, der die Durchleitung der Anschlüsse für das Pitchsystem durch die Hauptwelle ermöglicht. Für optimale Betriebsbedingungen ist das Getriebe mit einem Kühl- und Filtersystem ausgerüstet. Generator Der Generator ist eine vollständig gekapselte Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer und ohne Schleifringe. Eine Luft-/Luft-Kühlung garantiert gleichmäßige Betriebsbedingungen. Speziell im | ngungen ist das Getriebe mit einem Kühl- und Filtersystem ausgerüstet. | Generator | Der Generator ist eine vollständig gekapselte Asynchronmaschine mit Ku | Siemens AG | |
| Durchleitung der Anschlüsse für das Pitchsystem durch die Hauptwelle ermöglicht. Für optimale Betriebsbedingungen ist das Getriebe mit einem Kühl- und Filtersystem ausgerüstet. Generator Der Generator ist eine vollständig gekapselte Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer und ohne Schleifringe. Eine Luft-/Luft-Kühlung garantiert gleichmäßige Betriebsbedingungen. Speziell im Teillastbereic | s Getriebe mit einem Kühl- und Filtersystem ausgerüstet. Generator Der | Generator | ist eine vollständig gekapselte Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufe | Siemens AG | |
| lständig gekapselte Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer und ohne Schleifringe. Eine Luft-/Luft-Kühlung garantiert gleichmäßige Betriebsbedingungen. Speziell im Teillastbereich bietet der Generator einen außergewöhnlich hohen Wirkungsgrad. Feststellbremse Eine mechanische Scheibenbremse fungiert als Feststellbremse und als zusätzliches Sicherheitssystem der Windenergieanlage. Sie ist a | eichmäßige Betriebsbedingungen. Speziell im Teillastbereich bietet der | Generator | einen außergewöhnlich hohen Wirkungsgrad. Feststellbremse Eine mechani | Siemens AG | |
| ststellbremse Eine mechanische Scheibenbremse fungiert als Feststellbremse und als zusätzliches Sicherheitssystem der Windenergieanlage. Sie ist auf der schnellen Welle zwischen Getriebe und Generator montiert und hat zwei hydraulische Stufen. Technische Beschreibung Windnachführung Die Windnachführung erfolgt über einen Drehkranz zwischen Gondel und Turm. Sechs elektrische Stellmotoren | ndenergieanlage. Sie ist auf der schnellen Welle zwischen Getriebe und | Generator | montiert und hat zwei hydraulische Stufen. Technische Beschreibung Wi | Siemens AG | |
| nungseinbrüchen den Betrieb fortzusetzen. Die Park Pilot Einrichtung im Anlagenfernüberwachungssystem ermöglicht netzrelevante Einstellungen sowie die Überwachung von Spannung und Frequenz. Generator Typ Asynchrongenerator Nennleistung 3.600 kW Spannung 690 V Kühlungssystem integrierter Luft/Luft-Tauscher Windnachführung Art aktiv Kontroll- und Steuersystem SCADA-System WebWPS Fernüberwa | evante Einstellungen sowie die Überwachung von Spannung und Frequenz. | Generator | Typ Asynchrongenerator Nennleistung 3.600 kW Spannung 690 V Kühlungssy | Siemens AG | |
| 13 mbar Luftdruck, Luftdichte von 1,225 kg/m3), sauberen Rotorblättern und einer horizontalen, ungestörten Anströmung mit 10 % Turbulenzintensität. 10. Scheibenbremse 11. Kupplung Aufbau 12. Generator 13. Windnachführung Getriebe 14. Turm 15. Windnachführung Drehkranz 16. Ölfilter 17. Generatorkühlung 18. Gondel | t 10 % Turbulenzintensität. 10. Scheibenbremse 11. Kupplung Aufbau 12. | Generator | 13. Windnachführung Getriebe 14. Turm 15. Windnachführung Drehkranz 16 | Siemens AG | |
| festigkeit 44 Feste Dachanbindung 45 Freie Aufständerung 46 Zugang 46 Schwingungen und Schwingungsentkopplung 46 Unwuchten und Blatt-Turm-Interaktion 46 Vertikalachsige Windenergieanlagen 47 Generator 47 Schwingungsübertragung und Schwingungsreduzierung 47 III.2 Wechselrichter inkl. Verkabelung 48 III.3 Blitzschutz 49 Äußerer Blitzschutz 49 Innerer „Blitzschutz“/Überspannungsschutz 49 III | en und Blatt-Turm-Interaktion 46 Vertikalachsige Windenergieanlagen 47 | Generator | 47 Schwingungsübertragung und Schwingungsreduzierung 47 III.2 Wechselr | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| ner aerodynamischen Unwucht führt. Diese Ursache für Unwuchten ist systemimmanent und im Gegensatz zu Massenunwuchten nicht behebbar und sollte bei der Systemauslegung berücksichtigt werden. Generator Eine weitere Schwingungsquelle ist der Generator. Er emittiert hochfrequente Vibrationen deren Stärke von seiner momentanen Leistung und der Drehzahl abhängen. Die Frequenzen betragen im All | cht behebbar und sollte bei der Systemauslegung berücksichtigt werden. | Generator | Eine weitere Schwingungsquelle ist der Generator. Er emittiert hochfre | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| für Unwuchten ist systemimmanent und im Gegensatz zu Massenunwuchten nicht behebbar und sollte bei der Systemauslegung berücksichtigt werden. Generator Eine weitere Schwingungsquelle ist der Generator . Er emittiert hochfrequente Vibrationen deren Stärke von seiner momentanen Leistung und der Drehzahl abhängen. Die Frequenzen betragen im Allgemeinen ein Vielfaches der Pol(paar)zahl. Währen | erücksichtigt werden. Generator Eine weitere Schwingungsquelle ist der | Generator | . Er emittiert hochfrequente Vibrationen deren Stärke von seiner moment | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| ilden eine zuverlässige Basis für die neue Plattform-Generation. Kontinuität: das elektrische System Bereits die erste Multi-Megawatt-Anlage hat Nordex mit einem doppelt gespeisten Asynchron- Generator und einem Teilumrichter ausgestattet. Diesem bewährten und hochwirtschaftlichen elektrischen System sind wir auch bei der Generation Delta treu geblieben. Erprobtes Triebstrangkonzept Das Tr | ulti-Megawatt-Anlage hat Nordex mit einem doppelt gespeisten Asynchron- | Generator | und einem Teilumrichter ausgestattet. Diesem bewährten und hochwirtsch | Nordex | |
| ehzahl 14,3 U/min Blattspitzengeschwindigkeit 75 m/s Drehzahlregelung variabel durch Mikroprozessor Leistungsbegrenzung Pitch Getriebe Bauart 3-stufiges Getriebe (Planeten-Planeten-Stirnrad) Generator Bauart doppelt gespeister Asynchrongenerator Kühlsystem Flüssigkeits-/Luftkühlung Spannung 660 V Netzfrequenz 50/60 Hz Bremssystem Hauptbremse Aerodynamische Bremse (pitch) Haltebremse Schei | Pitch Getriebe Bauart 3-stufiges Getriebe (Planeten-Planeten-Stirnrad) | Generator | Bauart doppelt gespeister Asynchrongenerator Kühlsystem Flüssigkeits-/ | Nordex | |
| ......................................................17 3.3 Hauptkomponenten ........................................................................................................18 3.3.1 Generator ........................................................................................................................18 3.3.2 Umrichter .................................................... | ..............................................................18 3.3.1 | Generator | ....................................................................... | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| teelektrode ITS Internes Transformator System IN Nennstrom MS Mittelspannung (Nenn-Netzspannung > 1 kV and < 60 kV) n Nenndrehzahl NS Niederspannung (Nenn-Netzspannung 1 kV) PG Nennleistung Generator PN Nennleistung WEA PSA Persönliche Schutzausrüstung PT Nennleistung Transformator RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V. SCADA Supervisory Control and Data Acquisi | nndrehzahl NS Niederspannung (Nenn-Netzspannung 1 kV) PG Nennleistung | Generator | PN Nennleistung WEA PSA Persönliche Schutzausrüstung PT Nennleistung T | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| dkonfiguration, Mittelspannungsseite der WEA ...............................15 Tabelle 8: Standard Netzschutzeinstellungen auf der Mittelspannungsseite der WEA.17 Tabelle 9: Technische Daten Generator .......................................................................18 Tabelle 10: Technische Daten Umrichter......................................................................19 Tabel | en auf der Mittelspannungsseite der WEA.17 Tabelle 9: Technische Daten | Generator | ...................................................................... | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| f die Erfahrungen der MD- und MM- Baureihen aufbaut, entwickelt worden. Daher ist das technische Konzept der Baureihe REpower 3.XM durch folgende Merkmale charakterisiert: Drehzahlvariables Generator - / Umrichtersystem Wartungsfreundlichkeit Flüssigkeits-Gekühltes Umrichtersystem Transportanforderungen vergleichbar mit 2MW Anlagen (z.B. Baureihe REpower MM) Elektrische Einzelblattver | power 3.XM durch folgende Merkmale charakterisiert: Drehzahlvariables | Generator | - / Umrichtersystem Wartungsfreundlichkeit Flüssigkeits-Gekühltes Umr | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| zugskabel und die Sicherheitskabel sind an die Querverstrebung an der Oberseite des Turms angeschlossen. 3 Elektrisches System 3.1 Funktionsprinzip Die Anlage ist mit einem drehzahlvariablen Generator /Umrichtersystem ausgestattet. Dies ermöglicht einen Betrieb von +/- 40% der Synchrondrehzahl. In Verbindung mit der elektrischen Blattverstellung bietet der drehzahlvariable Betrieb sehr gut | System 3.1 Funktionsprinzip Die Anlage ist mit einem drehzahlvariablen | Generator | /Umrichtersystem ausgestattet. Dies ermöglicht einen Betrieb von +/- 40 | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| sen sich automatisch den herrschenden Windbedingungen an, entsprechend wird die Anlage in den folgenden Betriebsbereichen betrieben: Im untersynchronen Bereich (Teillastbereich) liefert der Generator 100% der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. Im übersync | n betrieben: Im untersynchronen Bereich (Teillastbereich) liefert der | Generator | 100% der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupfl | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ätzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der Generator etwa 83% der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht über den Umrichter geführt werden muss. Die verbleibenden ca. 17% der Leistung werden vom Läufer über den Umrichter ins Ne | espeist wird. Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der | Generator | etwa 83% der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht üb | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| n Strom und die Spannung in jeder Phase, wodurch eine dreiphasige Netzüberwachung gewährleistet ist. Die Netzüberwachung wertet die Ströme, Spannungen und die zeitlichen Verläufe aus, um den Generator und den Umrichter zum Eigenschutz vom Netz zu trennen, sobald einer der in Tabelle 8 aufgeführten Vorgänge eintritt. Tabelle 8: Standard Netzschutzeinstellungen auf der Mittelspannungsseite | wertet die Ströme, Spannungen und die zeitlichen Verläufe aus, um den | Generator | und den Umrichter zum Eigenschutz vom Netz zu trennen, sobald einer de | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| en. Nach dem Eintreten eines der Ereignisse aus Tabelle 8, resynchronisiert sich die Windenergieanlage automatisch mit dem Netz, sobald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten 3.3.1 Generator Technische Daten Generator Konzept: Doppelt gespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückgewinnung über den Umrichter. Die Statorwicklung ist mit der Niederspannungsseite synchronisie | em Netz, sobald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten 3.3.1 | Generator | Technische Daten Generator Konzept: Doppelt gespeister Asynchrongenera | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| s der Ereignisse aus Tabelle 8, resynchronisiert sich die Windenergieanlage automatisch mit dem Netz, sobald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten 3.3.1 Generator Technische Daten Generator Konzept: Doppelt gespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückgewinnung über den Umrichter. Die Statorwicklung ist mit der Niederspannungsseite synchronisiert und mit weicher Einkoppl | verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten 3.3.1 Generator Technische Daten | Generator | Konzept: Doppelt gespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückg | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| es: Abdeckungen verhindern Kontakt mit rotierenden Bauteilen. Geerdetes Generatorgehäuse um statische Aufladung zu verhindern. Zur Minimierung von Schwingungen und Geräuschemissionen ist der Generator mit schall- und schwingungsentkoppelnden Elementen auf dem Grundrahmen gelagert. Tabelle 9: Technische Daten Generator 3.3.2 Umrichter Technische Daten Umrichter Bauart: Frequenzumrichter f | ndern. Zur Minimierung von Schwingungen und Geräuschemissionen ist der | Generator | mit schall- und schwingungsentkoppelnden Elementen auf dem Grundrahmen | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| indern. Zur Minimierung von Schwingungen und Geräuschemissionen ist der Generator mit schall- und schwingungsentkoppelnden Elementen auf dem Grundrahmen gelagert. Tabelle 9: Technische Daten Generator 3.3.2 Umrichter Technische Daten Umrichter Bauart: Frequenzumrichter für doppeltgespeisten Asynchrongenerator mit Gleichstrom-Zwischenkreis. Funktionsweise: Regelung/Steuerung von Wirk- und | en Elementen auf dem Grundrahmen gelagert. Tabelle 9: Technische Daten | Generator | 3.3.2 Umrichter Technische Daten Umrichter Bauart: Frequenzumrichter | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| enzumrichter für doppeltgespeisten Asynchrongenerator mit Gleichstrom-Zwischenkreis. Funktionsweise: Regelung/Steuerung von Wirk- und Blindleistung. Rückgewinnung der Läuferleistung über den Generator und netzseitigen Umrichter Leistungstransistor: IGBTs Schutzklasse: IP 54, Induktionsfeld: IP 21 Kühlung: Luftstromkühlung des Umrichtergehäuses. Flüssigkühlsystem für IGBTs. Tabelle 10: Tec | von Wirk- und Blindleistung. Rückgewinnung der Läuferleistung über den | Generator | und netzseitigen Umrichter Leistungstransistor: IGBTs Schutzklasse: IP | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| m Standby-Modus setzt sich aus den Einzelverbräuchen der folgenden Komponenten zusammen: Steuerung (Steuerungscomputer und Umrichter) Windnachführung Hydraulikpumpe Heizung für Getriebe, Generator und Schaltschränke Batterielader Blattverstellantrieb unter verschiedenen Betriebszuständen Gefahrenbefeuerung Der Eigenbedarf beträgt ca. 40 kW (10-Minuten Mittelwert). Der Bedarf hängt | und Umrichter) Windnachführung Hydraulikpumpe Heizung für Getriebe, | Generator | und Schaltschränke Batterielader Blattverstellantrieb unter verschie | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| tanlage einschließlich der für ihren Betrieb erforderlichen Nebeneinrichtungen und Anlagenteile wie der Übergabestation, der Erschließungswege, der Kranstellplatz, die Anschlussleitungen vom Generator zu den Eingangsklemmen der Übergabestation. Die Befreiung gemäß § 67 Abs. 1 des Bundesnaturschutzgesetzes von dem Verbot nach Gliederungsnummer 2.2-1.III.c) des Landschaftsplanes Nr. 10 „H | der Erschließungswege, der Kranstellplatz, die Anschlussleitungen vom | Generator | zu den Eingangsklemmen der Übergabestation. Die Befreiung gemäß § 67 | Kreis Lippe Der Landrat | |
| .1 Unterschriebene Fachunternehmererklärung zu Schallemissionen, in der nachgewiesen wird, dass die Anlagen in ihren wesentlichen Elementen (Typ, Rotordurchmesser, Blattausführung, Getriebe, Generator , …) und in ihrer Regelung mit denjenigen Anlagen übereinstimmt, die der Schallimmissionsprognose der Firma reko GmbH & Co. KG, 33106 Paderborn, Sander Bruch 10, vom 17.06.2016 inkl. der letz | entlichen Elementen (Typ, Rotordurchmesser, Blattausführung, Getriebe, | Generator | , …) und in ihrer Regelung mit denjenigen Anlagen übereinstimmt, die de | Kreis Lippe Der Landrat | |
| r aus: „Auf Grund der windinduzierten Geräusche speziell an den Rotorblättern und deren Turmdurchgang sowie den mechanisch induzierten Geräuschen sich bewegender Komponenten (z. B. Getriebe. Generator ) einer Windenergieanlage kommt es zu Schallemissionen, die nach dem BundesImmissionsschutzgesetz (BImSchG) als Immission bei der Genehmigung des Windparks zu berücksichtigen sind. Die entste | ch induzierten Geräuschen sich bewegender Komponenten (z. B. Getriebe. | Generator | ) einer Windenergieanlage kommt es zu Schallemissionen, die nach dem Bu | Kreis Lippe Der Landrat | |
| sammen. Auf Grund der windinduzierten Geräusche speziell an den Rotorblättern und deren Turmdurchgang sowie den mechanisch induzierten Geräuschen sich bewegender Komponenten (z. B. Getriebe. Generator ) einer Windenergieanlage kommt es zu Schallemissionen, die nach dem Bundes- Immissionsschutzgesetz (BImSchG) als Immission bei der Genehmigung des Windparks zu berücksichtigen sind. Im Rahme | ch induzierten Geräuschen sich bewegender Komponenten (z. B. Getriebe. | Generator | ) einer Windenergieanlage kommt es zu Schallemissionen, die nach dem Bu | Kreis Lippe Der Landrat | |
| tz Turm Nabenhöhe: LS: 75 m, 80 m, 100 m, 120 m HS: 70 m, 80 m Betriebsdaten Einschaltwindgeschw.: 3 m/s Nennleistungswind: Ab ca. 13 m/s (HS); ab ca. 14 m/s (LS) Abschaltwindgeschw.: 25 m/s Generator Typ: Doppelt gespeister Asynchrongenerator Nennleistung: 2500 kW Netzspannung: 660 V Frequenz: 50 oder 60 Hz Max. Drehzahlbereich: 740–1.300 U/min Getriebe Typ: Zweistufiges Planetengetriebe | nd: Ab ca. 13 m/s (HS); ab ca. 14 m/s (LS) Abschaltwindgeschw.: 25 m/s | Generator | Typ: Doppelt gespeister Asynchrongenerator Nennleistung: 2500 kW Netzs | Nordex | |
| betrieben. Das spiegelt sich im Schallverhalten wider. Der Referenzleistungspegel bei 95 % Nennleistung stellt sich wie folgt dar: Rotorwelle Azimutbremsen Getriebe Feststellbremse Kupplung Generator Generatorkühler Getriebekühler Windmessgeräte Bordkran Azimutantrieb Getriebeauflager Maschinenhausverkleidung Rotorlager Rotorblatt Windgeschwindigkeit (m/s) Leistung P (kW) Leistungsbeiwe | folgt dar: Rotorwelle Azimutbremsen Getriebe Feststellbremse Kupplung | Generator | Generatorkühler Getriebekühler Windmessgeräte Bordkran Azimutantrieb G | Nordex | |
| ebstrang besteht aus einer Rotorwelle, die über eine Schrumpfscheibenverbindung mit dem Getriebe gekoppelt ist. Hier wird die Drehzahl erhöht und über eine Kupplung mit Überlastschutz in den Generator überführt, um in eine entsprechend hohe elektrische Energie umgewandelt zu werden. Dieses Prinzip ermöglicht den Einsatz sehr kompakter Baugruppen. Das für die Leistungsklasse der N90/2500 r | d die Drehzahl erhöht und über eine Kupplung mit Überlastschutz in den | Generator | überführt, um in eine entsprechend hohe elektrische Energie umgewandel | Nordex | |
| d gewandelt, die beiden Leistungszweige werden anschließend in der dritten Planetenstufe wieder vereint. Drehmoment und Drehzahl werden hier weiter gewandelt und von der Stirnradstufe an den Generator weitergeleitet. Die Wärmeabfuhr aus dem Getriebe geschieht über den Ölkreislauf in einem Öl-Luft-Kühler. Eine Pumpe mit zwei Förderstufen pumpt das Getriebeöl durch ein Kombi-Filterelement ( | Drehzahl werden hier weiter gewandelt und von der Stirnradstufe an den | Generator | weitergeleitet. Die Wärmeabfuhr aus dem Getriebe geschieht über den Öl | Nordex | |
| nen Blick: Kompakter Triebstrang Geringe Maschinenhausmasse Qualitätssichere Montage Moderne Getriebe mit zuverlässiger Leistungsverzweigung Lastreduzierter Betrieb durch Triebstrangdämpfung Generator Als Generator kommt in der N90/2500 eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine zum Einsatz. Diese Generatorart setzt Nordex seit Jahren bei drehzahlvariablen Anlagen mit Erfolg ein. Wesentlich | Leistungsverzweigung Lastreduzierter Betrieb durch Triebstrangdämpfung | Generator | Als Generator kommt in der N90/2500 eine doppelt gespeiste Asynchronma | Nordex | |
| pakter Triebstrang Geringe Maschinenhausmasse Qualitätssichere Montage Moderne Getriebe mit zuverlässiger Leistungsverzweigung Lastreduzierter Betrieb durch Triebstrangdämpfung Generator Als Generator kommt in der N90/2500 eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine zum Einsatz. Diese Generatorart setzt Nordex seit Jahren bei drehzahlvariablen Anlagen mit Erfolg ein. Wesentlicher Vorteil die | eigung Lastreduzierter Betrieb durch Triebstrangdämpfung Generator Als | Generator | kommt in der N90/2500 eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine zum Ein | Nordex | |
| olg ein. Wesentlicher Vorteil dieses Generators ist, dass nur 25 bis 30 % der erzeugten Energie über einen Umrichter in das Stromnetz eingespeist werden müssen. Damit senkt der Einbau dieses Generator -Umrichtersystems die Gesamtkosten der Windenergieanlage. Die Wärme wird im Generator über eine integrierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem Generator befestigten Luft- Wasser-Wä | das Stromnetz eingespeist werden müssen. Damit senkt der Einbau dieses | Generator | -Umrichtersystems die Gesamtkosten der Windenergieanlage. Die Wärme wi | Nordex | |
| n Energie über einen Umrichter in das Stromnetz eingespeist werden müssen. Damit senkt der Einbau dieses Generator-Umrichtersystems die Gesamtkosten der Windenergieanlage. Die Wärme wird im Generator über eine integrierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem Generator befestigten Luft- Wasser-Wärmetauscher abgegeben. Da mit wird der Generator effektiver gekühlt als in einem wasse | htersystems die Gesamtkosten der Windenergieanlage. Die Wärme wird im | Generator | über eine integrierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem Gen | Nordex | |
| mit senkt der Einbau dieses Generator-Umrichtersystems die Gesamtkosten der Windenergieanlage. Die Wärme wird im Generator über eine integrierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem Generator befestigten Luft- Wasser-Wärmetauscher abgegeben. Da mit wird der Generator effektiver gekühlt als in einem wassermantelgekühlten Generator, da die Luft auch den Rotor durchströmen und die d | tor über eine integrierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem | Generator | befestigten Luft- Wasser-Wärmetauscher abgegeben. Da mit wird der Gene | Nordex | |
| Windenergieanlage. Die Wärme wird im Generator über eine integrierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem Generator befestigten Luft- Wasser-Wärmetauscher abgegeben. Da mit wird der Generator effektiver gekühlt als in einem wassermantelgekühlten Generator, da die Luft auch den Rotor durchströmen und die dort entstehende Wärme sicher und schnell ab transportieren kann. Mithilfe ei | ator befestigten Luft- Wasser-Wärmetauscher abgegeben. Da mit wird der | Generator | effektiver gekühlt als in einem wassermantelgekühlten Generator, da di | Nordex | |
| ierte (geschlossene) Luft kühlung an einen auf dem Generator befestigten Luft- Wasser-Wärmetauscher abgegeben. Da mit wird der Generator effektiver gekühlt als in einem wassermantelgekühlten Generator , da die Luft auch den Rotor durchströmen und die dort entstehende Wärme sicher und schnell ab transportieren kann. Mithilfe einer wartungsfreien Kreisel pumpe wird dann das Kühlwasser einem | rd der Generator effektiver gekühlt als in einem wassermantelgekühlten | Generator | , da die Luft auch den Rotor durchströmen und die dort entstehende Wärm | Nordex | |
| mit der Wind den Rotor in eine Drehbewegung versetzen kann. Wird der Wind stärker, beginnt der Rotor, sich schneller zu drehen. Ist die definierte Synchronisationsdrehzahl erreicht, wird der Generator ans Netz gekoppelt und die Anlage produziert Strom. Während des Betriebs folgt das Maschinenhaus ständig der Windrichtung. Bei Überschreitung der Abschaltwindgeschwindigkeit (25 m/s) wird di | drehen. Ist die definierte Synchronisationsdrehzahl erreicht, wird der | Generator | ans Netz gekoppelt und die Anlage produziert Strom. Während des Betrie | Nordex | |
| . a. weniger Verschleißteile, kein Getriebeölwechsel) und die Betriebskosten sinken. Da das Getriebe und andere schnelldrehende Teile entfallen, werden die Energieverluste zwischen Rotor und Generator und die Geräuschemissionen drastisch verringert. Aktive Blattverstellung Die 3 Rotorblätter sind jeweils mit einer Blattverstelleinheit ausgerüstet. Jede Blattverstelleinheit besteht aus ein | rehende Teile entfallen, werden die Energieverluste zwischen Rotor und | Generator | und die Geräuschemissionen drastisch verringert. Aktive Blattverstellu | ENERCON GmbH | |
| genutzt werden. 3 Komponenten der E-115 E2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 14 15 16 Abb. 2: Gondelschnitt E-115 E2 1 Schleifringübertrager 9 Befeuerung (optional) 2 Rotornabe 10 Lastenwinde 3 Generator -Stator 11 Gondelsteuerschrank 4 Generator-Rotor 12 Maschinenträger 5 Rotorbremse 13 Aufnahmezapfen 6 Statorträger 14 Generatorlüfter (6x) 7 Windmessgerät mit Blitzfangstangen 15 Achszapfen 8 | eifringübertrager 9 Befeuerung (optional) 2 Rotornabe 10 Lastenwinde 3 | Generator | -Stator 11 Gondelsteuerschrank 4 Generator-Rotor 12 Maschinenträger 5 R | ENERCON GmbH | |
| 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 14 15 16 Abb. 2: Gondelschnitt E-115 E2 1 Schleifringübertrager 9 Befeuerung (optional) 2 Rotornabe 10 Lastenwinde 3 Generator-Stator 11 Gondelsteuerschrank 4 Generator -Rotor 12 Maschinenträger 5 Rotorbremse 13 Aufnahmezapfen 6 Statorträger 14 Generatorlüfter (6x) 7 Windmessgerät mit Blitzfangstangen 15 Achszapfen 8 Rückkühler Generator-Stator 16 BV-Modul ( | 2 Rotornabe 10 Lastenwinde 3 Generator-Stator 11 Gondelsteuerschrank 4 | Generator | -Rotor 12 Maschinenträger 5 Rotorbremse 13 Aufnahmezapfen 6 Statorträge | ENERCON GmbH | |
| ondelsteuerschrank 4 Generator-Rotor 12 Maschinenträger 5 Rotorbremse 13 Aufnahmezapfen 6 Statorträger 14 Generatorlüfter (6x) 7 Windmessgerät mit Blitzfangstangen 15 Achszapfen 8 Rückkühler Generator -Stator 16 BV-Modul (Blattverstell-Modul) 3.1 Gondel Die Rotornabe dreht sich auf 2 Nabenlagern um den feststehenden Achszapfen. An der Rotornabe sind u. a. die Rotorblätter und der Generator | r (6x) 7 Windmessgerät mit Blitzfangstangen 15 Achszapfen 8 Rückkühler | Generator | -Stator 16 BV-Modul (Blattverstell-Modul) 3.1 Gondel Die Rotornabe dreh | ENERCON GmbH | |
| Generator-Stator 16 BV-Modul (Blattverstell-Modul) 3.1 Gondel Die Rotornabe dreht sich auf 2 Nabenlagern um den feststehenden Achszapfen. An der Rotornabe sind u. a. die Rotorblätter und der Generator -Rotor befestigt. Das tragende Element des Generator-Stators ist der Statorträger mit 6 Tragarmen. Der Schleifringübertrager befindet sich an der Spitze des Achszapfens. Er überträgt über Sch | enden Achszapfen. An der Rotornabe sind u. a. die Rotorblätter und der | Generator | -Rotor befestigt. Das tragende Element des Generator-Stators ist der St | ENERCON GmbH | |
| .1 Gondel Die Rotornabe dreht sich auf 2 Nabenlagern um den feststehenden Achszapfen. An der Rotornabe sind u. a. die Rotorblätter und der Generator-Rotor befestigt. Das tragende Element des Generator -Stators ist der Statorträger mit 6 Tragarmen. Der Schleifringübertrager befindet sich an der Spitze des Achszapfens. Er überträgt über Schleifkontakte elektrische Energie und Daten zwischen | torblätter und der Generator-Rotor befestigt. Das tragende Element des | Generator | -Stators ist der Statorträger mit 6 Tragarmen. Der Schleifringübertrage | ENERCON GmbH | |
| ht werden, damit der Rotor stets optimal zum Wind ausgerichtet ist. Die Gondelverkleidung besteht aus Aluminium. Sie ist aus mehreren Teilstücken gefertigt und mittels Strangpressprofilen an Generator -Stator, Rahmen (im Maschinenhaus) und an der Nabe (im Rotorbereich) befestigt. 3.2 Rotorblätter Die geteilten Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK (Glasfaser und Epoxidharz) | aus mehreren Teilstücken gefertigt und mittels Strangpressprofilen an | Generator | -Stator, Rahmen (im Maschinenhaus) und an der Nabe (im Rotorbereich) be | ENERCON GmbH | |
| enerator) zum Einsatz. Zur optimalen Ausnutzung des Windenergiepotentials bei allen Windgeschwindigkeiten arbeitet die Windenergieanlage mit variabler Drehzahl. Durch das vom Erregerstrom im Generator -Rotor erzeugte Magnetfeld wird ein Wechselstrom mit schwankender Spannung, Frequenz und Amplitude im Generator-Stator induziert. Die Wicklungen des Stators bilden 4 voneinander unabhängige 3 | indenergieanlage mit variabler Drehzahl. Durch das vom Erregerstrom im | Generator | -Rotor erzeugte Magnetfeld wird ein Wechselstrom mit schwankender Spann | ENERCON GmbH | |
| tet die Windenergieanlage mit variabler Drehzahl. Durch das vom Erregerstrom im Generator-Rotor erzeugte Magnetfeld wird ein Wechselstrom mit schwankender Spannung, Frequenz und Amplitude im Generator -Stator induziert. Die Wicklungen des Stators bilden 4 voneinander unabhängige 3‑Phasen‑Drehstromsysteme. Diese 4 Drehstromsysteme werden in der Gondel getrennt voneinander gleichgerichtet. D | ein Wechselstrom mit schwankender Spannung, Frequenz und Amplitude im | Generator | -Stator induziert. Die Wicklungen des Stators bilden 4 voneinander unab | ENERCON GmbH | |
| urch Vergleich der gemeldeten Werte zu ermöglichen, sind für einige Betriebszustände mehr Sensoren eingebaut als eigentlich notwendig wären. Dies gilt z. B. für die Messung der Temperatur im Generator , die Messung der Windgeschwindigkeit oder die Messung des aktuellen Rotorblattwinkels. Ein defekter Sensor wird zuverlässig erkannt und kann repariert oder durch die Aktivierung eines Reserv | ich notwendig wären. Dies gilt z. B. für die Messung der Temperatur im | Generator | , die Messung der Windgeschwindigkeit oder die Messung des aktuellen Ro | ENERCON GmbH | |
| llen ohne automatischen Wiederanlauf nach Abkühlung, wenn die Temperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Einige Baugruppen, z. B. die Energiespeicher der Gefahrenbefeuerung und der Generator , werden bei zu niedrigen Temperaturen gewärmt, um sie betriebsbereit zu halten. Gondelinterne Geräuschüberwachung Im Rotorkopf befinden sich Sensoren, die auf laute Schlaggeräusche, etwa dur | e Baugruppen, z. B. die Energiespeicher der Gefahrenbefeuerung und der | Generator | , werden bei zu niedrigen Temperaturen gewärmt, um sie betriebsbereit z | ENERCON GmbH | |
| Nennleistung, dreht die Blattverstellung die Rotorblätter bei weiter steigender Windgeschwindigkeit gerade so weit aus dem Wind, dass die Rotordrehzahl und die vom Wind aufgenommene und vom Generator umzusetzende Leistung die Nennwerte nicht oder nur unwesentlich übersteigen. Aufbau Jedes Rotorblatt ist mit einer Blattverstelleinheit ausgestattet. Die Blattverstelleinheit besteht aus ein | dem Wind, dass die Rotordrehzahl und die vom Wind aufgenommene und vom | Generator | umzusetzende Leistung die Nennwerte nicht oder nur unwesentlich überst | ENERCON GmbH | |
| Anlagentyp abhängige Drehzahl erreicht (z. B. bei der E-82 etwa 3 U/min), beginnt die Erregung des Generators. Der hierfür notwendige Strom wird kurzzeitig aus dem Netz bezogen. Erreicht der Generator eine ausreichende Drehzahl, versorgt sich die Windenergieanlage selbst mit Strom. Der Strom für die Eigenerregung wird dann aus dem Gleichrichterzwischenkreis entnommen und die aus dem Netz | ür notwendige Strom wird kurzzeitig aus dem Netz bezogen. Erreicht der | Generator | eine ausreichende Drehzahl, versorgt sich die Windenergieanlage selbst | ENERCON GmbH | |
| chlossen und die E-115 E2 beginnt bei ca. 4,4 U/min mit der Einspeisung in das Netz. Dabei werden nach und nach nur so viele Wechselrichter zugeschaltet, wie für die Umrichtung der durch den Generator erzeugten Leistung erforderlich sind. Die Leistungsregelung regelt den Erregerstrom so, dass die Einspeisung nach der geforderten Leistungskennlinie erfolgt. Der Gradient für die Leistungser | iele Wechselrichter zugeschaltet, wie für die Umrichtung der durch den | Generator | erzeugten Leistung erforderlich sind. Die Leistungsregelung regelt den | ENERCON GmbH | |
| onaler ENERCON Sturmregelung); Konuswinkel 0°; Rotorachswinkel 5°; Rotorblattverstellung je Rotorblatt ein autarkes elektrisches Stellsystem mit zugeordneter Notversorgung Antriebsstrang mit Generator : Anlagenkonzept getriebelos, variable Drehzahl, Vollumrichter; Nabe starr; Lagerung zweireihiges Kegelrollenlager/Zylinderrollenlager; Generator ENERCON Ringgenerator, direktgetrieben; Netze | trisches Stellsystem mit zugeordneter Notversorgung Antriebsstrang mit | Generator | : Anlagenkonzept getriebelos, variable Drehzahl, Vollumrichter; Nabe st | ENERCON GmbH | |
| zugeordneter Notversorgung Antriebsstrang mit Generator: Anlagenkonzept getriebelos, variable Drehzahl, Vollumrichter; Nabe starr; Lagerung zweireihiges Kegelrollenlager/Zylinderrollenlager; Generator ENERCON Ringgenerator, direktgetrieben; Netzeinspeisung ENERCON Wechselrichter mit hoher Taktfrequenz und sinusförmigem Strom; Schutzart/Isolationsklasse IP 23/F Bremssystem: aerodynamische | abe starr; Lagerung zweireihiges Kegelrollenlager/Zylinderrollenlager; | Generator | ENERCON Ringgenerator, direktgetrieben; Netzeinspeisung ENERCON Wechse | ENERCON GmbH | |
| sern (siehe zum Beispiel für 2014 geplante Gondel-Prüfstand am IWES). Die Fertigungstiefe ist bei den meisten Herstellern von Windenergieanlagen relativ gering, Großkomponenten wie Getriebe, Generator , Großlager, Pitch- und YawSysteme werden bei Zulieferern eingekauft. Die Zulieferer haben für die Markteinführung von neuen Produkten neben reinen Festigkeitsnachweisen damit das Problem, di | n von Windenergieanlagen relativ gering, Großkomponenten wie Getriebe, | Generator | , Großlager, Pitch- und YawSysteme werden bei Zulieferern eingekauft. D | SkyWind GmbH | |
| Komponente neben komplexen äußeren Umgebungsbedingungen eben auch von dem Verhalten angebundener Komponenten abhängt, so wird zum Beispiel das Lastverhalten eines Getriebes vom Rotor und vom Generator sowie vom Schwingungsverhalten der gesamten Anlage mit beeinflusst. Wünschenswert wäre daher, dass der Hersteller von Komponenten seine Produkte temporär beim Betrieb in einer realen Windene | wird zum Beispiel das Lastverhalten eines Getriebes vom Rotor und vom | Generator | sowie vom Schwingungsverhalten der gesamten Anlage mit beeinflusst. Wü | SkyWind GmbH | |
| äger (zum Beispiel der Hersteller Vestas, GE, Siemens) angeschlossen, der wiederum starr über das Turmkopflager an den Turm angeschlossen ist. Bei Windenergieanlagen mit direkt angetriebenem Generator erfolgt eine starre Anbindung des Rotors über das Rotorlager an den Maschinenträger. Bei beiden Systemen werden im Betrieb der Windenergieanlage die Lasten aus den Rotorblättern über die jew | urm angeschlossen ist. Bei Windenergieanlagen mit direkt angetriebenem | Generator | erfolgt eine starre Anbindung des Rotors über das Rotorlager an den Ma | SkyWind GmbH | |
| ei beiden Systemen werden im Betrieb der Windenergieanlage die Lasten aus den Rotorblättern über die jeweiligen Komponenten des Triebstranges (Rotornabe, Rotorlager, Rotorwelle, Getriebe und Generator ) über den Maschinenträger in den Turm abgeleitet, wodurch es aufgrund unterschiedlicher Massen und Steifigkeiten der Komponenten zu komplexen Schwingungs- und Verformungssituationen an den B | ten des Triebstranges (Rotornabe, Rotorlager, Rotorwelle, Getriebe und | Generator | ) über den Maschinenträger in den Turm abgeleitet, wodurch es aufgrund | SkyWind GmbH | |
| geführt und durch Parametervariation wurde das Modell auf der realen Anlage validiert. Als steuerbare Größen für den Betrieb der Anlage dienten zunächst nur Pitchwinkel und Yaw-Position. Der Generator war bei den ersten Teste zunächst inaktiv, die Anlage im Leerlauf. Für die Validierungsversuche wurde die Anlage in den Wind gedreht und verschiedene Pitchwinkel gefahren. Das Verhalten der | rieb der Anlage dienten zunächst nur Pitchwinkel und Yaw-Position. Der | Generator | war bei den ersten Teste zunächst inaktiv, die Anlage im Leerlauf. Für | SkyWind GmbH | |
| r Überschusseinspeisung Durch die Verbindung von Rotorblättern über Naben mit einer Rotorachse, welche die Bewegungskräfte entweder direkt oder mittels eines Getriebes an einen elektrischen Generator weiterleitet, erzeugt das Windrad elektrische Energie. Die einzelnen Anlagenkomponenten werden im Kapitel 4.2 „Technische Komponenten“ näher erläutert. 4.1 Bauformen Ein gängiges Unterscheid | fte entweder direkt oder mittels eines Getriebes an einen elektrischen | Generator | weiterleitet, erzeugt das Windrad elektrische Energie. Die einzelnen A | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| besondere auf ausreichenden Trennungsabstand zwischen den Anlagenkomponenten und den Blitzschutzleitungen zu achten. Eine zentrale technische Komponente in der Gondel stellt der elektrische Generator dar, der die Bewegungsenergie der Drehachse in Strom umsetzt. Hierfür werden Getriebe oder in getriebelosen Anlagen Permanentmagnete bzw. elektrisch erregte Kupferspulen eingesetzt. Über das | ne zentrale technische Komponente in der Gondel stellt der elektrische | Generator | dar, der die Bewegungsenergie der Drehachse in Strom umsetzt. Hierfür | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| das Getriebe wird ggf. die Eingangsdrehzahl der Rotorachse vervielfacht und danach auf die Generatorwelle umgesetzt. Hohe Drehzahlen der Generatorwelle haben den Vorteil, dass ein kleinerer Generator benötigt wird, womit dessen Kosten sinken. Herkömmliche Getriebe verfügen oft über zwei oder drei Übersetzungsstufen, die je nach Windgeschwindigkeit leichtere oder schwergängigere Rotation | he Drehzahlen der Generatorwelle haben den Vorteil, dass ein kleinerer | Generator | benötigt wird, womit dessen Kosten sinken. Herkömmliche Getriebe verfü | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| Leistung, die der Stromgenerator einer Anlage maximal aus dem Wind, der die Rotorfläche der Anlage durchströmt, erzeugen kann, heißt Nennleistung. Um die Nennleistung zu erreichen, muss der Generator bis auf ein bestimmtes Maß angeregt werden. Dazu muss eine bestimmte Windgeschwindigkeit vorliegen, die analog zur Nennleistung als Nennwindgeschwindigkeit (siehe auch Abbildung 14) bezeichn | n kann, heißt Nennleistung. Um die Nennleistung zu erreichen, muss der | Generator | bis auf ein bestimmtes Maß angeregt werden. Dazu muss eine bestimmte W | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| einzelne Windenergieanlage besteht aus folgenden Hauptkomponenten: Stahlbetonfundament und Hybridturm (Betonfertigelemente bis ca. 80 m Hö- he und Stahlrohrsegmente) Gondel mit Welle und Generator , Nabe und drei um die Längsachse der Anlage drehbare Rotorblätter (Rotor) Transformator und Mittelspannungsschaltanlage Durch die Drehung des Rotors wird die Bewegungsenergie des Windes | ente bis ca. 80 m Hö- he und Stahlrohrsegmente) Gondel mit Welle und | Generator | , Nabe und drei um die Längsachse der Anlage drehbare Rotorblätter (R | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| formator und Mittelspannungsschaltanlage Durch die Drehung des Rotors wird die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie (Rotationsenergie) umgewandelt und über eine Welle auf einen Generator übertragen, in dem die Umformung in elektrische Energie erfolgt. Die umgewandelte Windenergie wird ins Stromnetz eingespeist. Zum Stromtransport von der Windenergieanlage bis zur Übergabeste | e Energie (Rotationsenergie) umgewandelt und über eine Welle auf einen | Generator | übertragen, in dem die Umformung in elektrische Energie erfolgt. Die u | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| t von der Windenergieanlage bis zur Übergabestelle an den zuständigen Stromnetzbetreiber (hier: Netze BW GmbH), wird die WEA mit einem Transformator ausgerüstet, der die Ausgangsspannung des Generator -Gleich-/Wechselrichter-Systems von 0,69 kV auf 20 kV oder 33 kV transformiert. Die Anlagensteuerung erfolgt durch moderne Regelungstechnik, die u. a. bei Beginn der Einspeisung der elektrisc | WEA mit einem Transformator ausgerüstet, der die Ausgangsspannung des | Generator | -Gleich-/Wechselrichter-Systems von 0,69 kV auf 20 kV oder 33 kV transf | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| rgie des Luftstromes, der durch ihn strömt, in Rotationsenergie um. Die daraus resultierende Drehbewegung treibt über die Nabe und ein sich anschließendes Getriebe (siehe Abbildung 3-10) den Generator an, der schließlich diese Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Einige Anlagen werden aber auch ohne Getriebe gebaut und der Rotor ist direkt mit dem Generator verbunden. Im All | e Nabe und ein sich anschließendes Getriebe (siehe Abbildung 3-10) den | Generator | an, der schließlich diese Rotationsenergie in elektrische Energie umwa | leXsolar GmbH | |
| bildung 3-10) den Generator an, der schließlich diese Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Einige Anlagen werden aber auch ohne Getriebe gebaut und der Rotor ist direkt mit dem Generator verbunden. Im Allgemeinen nutzt man zur Erzeugung von elektrischer Energie Drehstromgeneratoren. Einige Produktionsformen arbeiten mit Synchron-, andere mit Asynchronmaschinen. Darauf soll i | werden aber auch ohne Getriebe gebaut und der Rotor ist direkt mit dem | Generator | verbunden. Im Allgemeinen nutzt man zur Erzeugung von elektrischer Ene | leXsolar GmbH | |
| nn und so ein Betrieb mit kontinuierlich hoher Leistung nicht möglich ist. Getriebe Rotorblatt Blattverstellung Rotornabe Gondel Windrichtungsnachführung Aufstieg Turm Bremse Messinstrumente Generator Netzanschluss Fundament Abbildung 3-9 Aufbau einer Windkraftanlage Abbildung 3-10 Aufbau einer Windkraftanlage 15 Welche physikalischen und technischen Vorgänge an einer Windkraftanlag | e Gondel Windrichtungsnachführung Aufstieg Turm Bremse Messinstrumente | Generator | Netzanschluss Fundament Abbildung 3-9 Aufbau einer Windkraftanlage | leXsolar GmbH | |
| an neben den beschriebenen Rotorblättern, und damit des kompletten Flügelrades, noch weitere mechanische und elektrische Maschinen und Anlagen. Die Drehbewegung wird über ein Getriebe an den Generator übersetzt, der durch die angeregte Drehbewegung eine elektrische Spannung erzeugt. Es wird also die Rotationsenergie des Rotors in elektrische Energie umgewandelt, die nun direkt in das Ener | Maschinen und Anlagen. Die Drehbewegung wird über ein Getriebe an den | Generator | übersetzt, der durch die angeregte Drehbewegung eine elektrische Spann | leXsolar GmbH | |
| generatoren im Spulenring drei Spulen jeweils um 120° versetzt angeordnet. Es kommt zur Überlagerung von drei Wechselstromsignalen, deren Phasenverschiebung jeweils 120° beträgt. Ein solcher Generator , bei dem sich der Magnet innerhalb des Spulenringes bewegt, wird Synchrongenerator genannt (siehe Abbildung 3-18). Er wird in großen Windkraftanlagen (ab etwa 1 Megawatt Nennleistung) einges | omsignalen, deren Phasenverschiebung jeweils 120° beträgt. Ein solcher | Generator | , bei dem sich der Magnet innerhalb des Spulenringes bewegt, wird Synch | leXsolar GmbH | |
| ynamischer Leistungsbeiwert Zertifizierung: Norm zur Auslegung und Prüfung von KWEA nach DIN EN 61400-2 drehzahlstarrer Betrieb: die KWEA wird mit einer festen Drehzahl (bei polumschaltbarem Generator auch mit zwei Drehzahlen) betrieben; „gutmütiges“ Blattprofil: Rotorblatt- Profil, welches auch bei turbulenten Strömungen eine geringe Geräuschemission aufweist; autark: eigenständige Energ | Betrieb: die KWEA wird mit einer festen Drehzahl (bei polumschaltbarem | Generator | auch mit zwei Drehzahlen) betrieben; „gutmütiges“ Blattprofil: Rotorbl | WES IBS GmbH | |
| Wesentlichen wird damit die Umgebungsturbulenz ermittelt; Design assessment: ist ein Teilbereich der Zertifizierung und betrifft die Überprüfung der Konstruktion; Asynchrongenerator: Dieser Generator besitzt einen passiven Läufer und kann Generator oder Motor meist nur mit einer Drehzahl betrieben werden (wenn nicht doppelt gespeist); permanenterregter Synchrongenerator: der Stator ist m | betrifft die Überprüfung der Konstruktion; Asynchrongenerator: Dieser | Generator | besitzt einen passiven Läufer und kann Generator oder Motor meist nur | WES IBS GmbH | |
| rmittelt; Design assessment: ist ein Teilbereich der Zertifizierung und betrifft die Überprüfung der Konstruktion; Asynchrongenerator: Dieser Generator besitzt einen passiven Läufer und kann Generator oder Motor meist nur mit einer Drehzahl betrieben werden (wenn nicht doppelt gespeist); permanenterregter Synchrongenerator: der Stator ist mit Magneten bestückt, die das elektr. Feld induzi | hrongenerator: Dieser Generator besitzt einen passiven Läufer und kann | Generator | oder Motor meist nur mit einer Drehzahl betrieben werden (wenn nicht d | WES IBS GmbH | |
| menten- Messung vorgenommen. Zu diesem Zweck führten wir zahlreiche Bremstests bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten durch. Die Wespe wird über Aufschalten von Lastwiderständen auf den Generator abgebremst. Zu Beginn der Messkampagne wurde aus dem laufenden Betrieb der Generator auf den Bremswiderstand (6,4 Ohm) stufenlos aufgeschaltet. Die dabei auftretenden max. Drehmomentspitzen | en durch. Die Wespe wird über Aufschalten von Lastwiderständen auf den | Generator | abgebremst. Zu Beginn der Messkampagne wurde aus dem laufenden Betrieb | WES IBS GmbH | |
| terschiedlichen Windgeschwindigkeiten durch. Die Wespe wird über Aufschalten von Lastwiderständen auf den Generator abgebremst. Zu Beginn der Messkampagne wurde aus dem laufenden Betrieb der Generator auf den Bremswiderstand (6,4 Ohm) stufenlos aufgeschaltet. Die dabei auftretenden max. Drehmomentspitzen lagen im Bereich von 1400 Nm. Abb. 7, Drehmomentmessung beim Bremsen vom 4.11.2009 Di | bremst. Zu Beginn der Messkampagne wurde aus dem laufenden Betrieb der | Generator | auf den Bremswiderstand (6,4 Ohm) stufenlos aufgeschaltet. Die dabei a | WES IBS GmbH | |
| eine Amplitude von 640 Nm überschritten, und beträgt damit in Spitze 1420 Nm. Die Sinusschwingung weist dementsprechend eine Schwingweite von 1280 Nm auf. Es ist sehr schön zu sehen, wie der Generator nach Zuschaltung auf den Lastwiderstand reagiert. Die Bauteile, insbesondere Getriebe, Kupplung und Rotorwelle sind für ein so hohes Bremsmoment nicht ausgelegt. Wir haben uns entschieden, a | eine Schwingweite von 1280 Nm auf. Es ist sehr schön zu sehen, wie der | Generator | nach Zuschaltung auf den Lastwiderstand reagiert. Die Bauteile, insbes | WES IBS GmbH | |
| Abb. 14. Prinzipskizze Aufbau Gondel Wespe Anlagendaten WESpe: Windenergieanlagentyp: WESpe 5.0 Nennleistung: 5 kW Einschaltwindgeschw.: 3 bis 3,5 m/s Rotorblatt Rotornabe Kupplung Getriebe Generator Rotorwelle Maschinenträger Nennwindgeschw.: 11 m/s Abschaltwindgeschw.: 20 m/s Rotorblatt: 4 x Aluminium, extrudiert (Abwandlung des Göttinger Profils) Rotordurchmesser: 5,0 m Rotorfläche: 1 | chaltwindgeschw.: 3 bis 3,5 m/s Rotorblatt Rotornabe Kupplung Getriebe | Generator | Rotorwelle Maschinenträger Nennwindgeschw.: 11 m/s Abschaltwindgeschw. | WES IBS GmbH | |
| 2 Rotordrehzahl: 75 - 170 1/min Blattwinkel: 10° Schnelllaufzahl31: ca. 3,8 [-] Rotorblattgewicht: 11,2 kg Drehzahlregelung: Aktiv-Stall/ Wechselrichterkurve Leistungsbegrenzung: Aktiv-Stall Generator - Hersteller / Typ: Huebner / DSG P 112.17-10 (alternativ 112.14-10) Generatorbauart: Synchrongenerator mit Permanentmagneten Leistungsabgabe: über Wechselrichter ins Netz (230V) oder Heizung | ung: Aktiv-Stall/ Wechselrichterkurve Leistungsbegrenzung: Aktiv-Stall | Generator | - Hersteller / Typ: Huebner / DSG P 112.17-10 (alternativ 112.14-10) Ge | WES IBS GmbH | |
| n (siehe u.a. Abb. 14), die zur Unterstützung der Windnachführung dienen. 5.3.5. Elektrische Komponenten Zu den elektrischen Komponenten der WESpe gehören folgende Komponenten/Baugruppen: a. Generator b. Blitzschutzsystem c. Steuerung d. Brake Box e. Wechselrichter Der in der WESpe eingesetzte Generator ist speziell für die Anwendung im KWEABereich entwickelt worden. Der permanenterregte | chen Komponenten der WESpe gehören folgende Komponenten/Baugruppen: a. | Generator | b. Blitzschutzsystem c. Steuerung d. Brake Box e. Wechselrichter Der i | WES IBS GmbH | |
| Zu den elektrischen Komponenten der WESpe gehören folgende Komponenten/Baugruppen: a. Generator b. Blitzschutzsystem c. Steuerung d. Brake Box e. Wechselrichter Der in der WESpe eingesetzte Generator ist speziell für die Anwendung im KWEABereich entwickelt worden. Der permanenterregte Synchrongenerator ermöglicht den drehzahlvariabeln Betrieb. Der Hersteller, die Fa. Hübner aus Gießen, h | Steuerung d. Brake Box e. Wechselrichter Der in der WESpe eingesetzte | Generator | ist speziell für die Anwendung im KWEABereich entwickelt worden. Der p | WES IBS GmbH | |
| ng im KWEABereich entwickelt worden. Der permanenterregte Synchrongenerator ermöglicht den drehzahlvariabeln Betrieb. Der Hersteller, die Fa. Hübner aus Gießen, hat umfangreiche Messungen am Generator vorgenommen. U.a. war es wichtig, das tatsächliche Bremsmoment zu vermessen. Abb. 19. Bremsmoment als Funktion der Drehzahl Die gestrichelte Kurve stellt den idealen Bremsverlauf dar. Dieser | r Hersteller, die Fa. Hübner aus Gießen, hat umfangreiche Messungen am | Generator | vorgenommen. U.a. war es wichtig, das tatsächliche Bremsmoment zu verm | WES IBS GmbH | |
| ng der WESpe entwickelt, gebaut und getestet. Es ist vorgesehen, später das Programm über die Mikroprozessor-Steuerung der Brake Box mit laufen zu lassen. Anlagenüberwachung/Parametrierung - Generator Temperaturwächter (PT100) = Temp. oberhalb Grenzwert von 120°C - Schwingungssensor (Positionsschalter) = Zu starke Schwingungen a 3m/s2 - Drehzahlsensor an der Rotorwelle = Drehzahl oberhalb | er Brake Box mit laufen zu lassen. Anlagenüberwachung/Parametrierung - | Generator | Temperaturwächter (PT100) = Temp. oberhalb Grenzwert von 120°C - Schwi | WES IBS GmbH | |
| ................................. 3 4 Getriebe ........................................................................................................................................... 4 5 Generator ......................................................................................................................................... 4 6 Kühlung und Filtration........................... | .................................................................. 4 5 | Generator | ....................................................................... | Nordex Energy GmbH | |
| erfüllen die Anforderungen gemäß ISO 9001. NORDEX arbeitet bei allen Hauptkomponenten mit mehreren qualifizierten Zulieferern zusammen. Übersicht NORDEX N90 1 Blattdrehkranz 6 Rotorwelle 11 Generator 16 Azimutantrieb 2 Rotornabe 7 Azimutbremsen 12 Generatorkühler 17 Getriebelager 3 Pitchantrieb 8 Getriebe 13 Getriebekühler 18 Kabine 4 Maschinenträger 9 Sicherheitsbremse 14 Wettermast 19 | ferern zusammen. Übersicht NORDEX N90 1 Blattdrehkranz 6 Rotorwelle 11 | Generator | 16 Azimutantrieb 2 Rotornabe 7 Azimutbremsen 12 Generatorkühler 17 Get | Nordex Energy GmbH | |
| cht je Blatt ca. 10,2 t 3 Hauptwelle Der Triebstrang besteht aus der Rotorwelle, dem mittels Schrumpfscheibenverbindung gekoppelten Getriebe, einer kardanischen, elastischen Kupplung und dem Generator . Hauptwelle Material 34 CrNiMo6 Gewicht ca. 11,3 t Lager Pendelrollenlager Lagergehäuse Kugelgraphitguss EN-GJS-400-18U-LT 4 Getriebe Das Getriebe ist als zweistufiges Planetengetriebe mit e | gekoppelten Getriebe, einer kardanischen, elastischen Kupplung und dem | Generator | . Hauptwelle Material 34 CrNiMo6 Gewicht ca. 11,3 t Lager Pendelrollenl | Nordex Energy GmbH | |
| Nennleistung 2 450 kW Übersetzungsverhältnis ca. 1 : 77 Schmierung Zwangsschmierung Ölmenge ca. 360 l Öltyp VG 320 Ölwechsel halbjährliche Kontrolle, Wechsel nach Bedarf Gewicht ca. 18,5 t 5 Generator Beim Generator handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator wird über eine Wasserkühlung auf optimalen Betriebstemperaturen gehalten. Generator Schutzart IP 54 | hsel halbjährliche Kontrolle, Wechsel nach Bedarf Gewicht ca. 18,5 t 5 | Generator | Beim Generator handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmasc | Nordex Energy GmbH | |
| 450 kW Übersetzungsverhältnis ca. 1 : 77 Schmierung Zwangsschmierung Ölmenge ca. 360 l Öltyp VG 320 Ölwechsel halbjährliche Kontrolle, Wechsel nach Bedarf Gewicht ca. 18,5 t 5 Generator Beim Generator handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator wird über eine Wasserkühlung auf optimalen Betriebstemperaturen gehalten. Generator Schutzart IP 54 Nennleistung 2 | che Kontrolle, Wechsel nach Bedarf Gewicht ca. 18,5 t 5 Generator Beim | Generator | handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Gener | Nordex Energy GmbH | |
| e ca. 360 l Öltyp VG 320 Ölwechsel halbjährliche Kontrolle, Wechsel nach Bedarf Gewicht ca. 18,5 t 5 Generator Beim Generator handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator wird über eine Wasserkühlung auf optimalen Betriebstemperaturen gehalten. Generator Schutzart IP 54 Nennleistung 2 300 kW Nennspannung 660 V Frequenz 50 Hz Drehzahl 740…1 310 min-1 Pole 6 Ge | rator handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der | Generator | wird über eine Wasserkühlung auf optimalen Betriebstemperaturen gehalt | Nordex Energy GmbH | |
| cht ca. 18,5 t 5 Generator Beim Generator handelt es sich um eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator wird über eine Wasserkühlung auf optimalen Betriebstemperaturen gehalten. Generator Schutzart IP 54 Nennleistung 2 300 kW Nennspannung 660 V Frequenz 50 Hz Drehzahl 740…1 310 min-1 Pole 6 Gewicht ca. 12 t 6 Kühlung und Filtration Getriebe, Generator und Umrichter der N90 ha | d über eine Wasserkühlung auf optimalen Betriebstemperaturen gehalten. | Generator | Schutzart IP 54 Nennleistung 2 300 kW Nennspannung 660 V Frequenz 50 H | Nordex Energy GmbH | |
| bstemperaturen gehalten. Generator Schutzart IP 54 Nennleistung 2 300 kW Nennspannung 660 V Frequenz 50 Hz Drehzahl 740…1 310 min-1 Pole 6 Gewicht ca. 12 t 6 Kühlung und Filtration Getriebe, Generator und Umrichter der N90 haben voneinander unabhängig aktive Kühlsysteme. Alle Systeme sind so ausgelegt, dass sich auch bei hohen Außentemperaturen optimale Betriebstemperaturen einstellen. Di | 1 310 min-1 Pole 6 Gewicht ca. 12 t 6 Kühlung und Filtration Getriebe, | Generator | und Umrichter der N90 haben voneinander unabhängig aktive Kühlsysteme. | Nordex Energy GmbH | |
| werden alle Systeme getestet und die Gondel richtet sich nach dem Wind aus. Wird der Wind stärker, beginnt der Rotor, sich schneller zu drehen. Ist eine bestimmte Drehzahl erreicht, wird der Generator ans Netz gekoppelt und die WEA produziert Strom. Während des Betriebes folgt die Gondel der Windrichtung. Die Gondel kann sich mehrmals um die eigene Achse drehen. Wird jedoch ein Grenzwert | ch schneller zu drehen. Ist eine bestimmte Drehzahl erreicht, wird der | Generator | ans Netz gekoppelt und die WEA produziert Strom. Während des Betriebes | Nordex Energy GmbH | |
| des in elektrische Energie umgewandelt. Hierfür wird die Kraft des Windes zunächst in ein Drehmoment (drehende Kraft, mechanische Energie) an den Rotorblättern umgewandelt und dann von einem Generator in elektrische Energie übersetzt. Abbildung 1: Prinzip der Energiewandlung in einer WEA5. Die Energiemenge (Leistung P), die der Wind auf den Rotor überträgt, hängt im Wesentlichen von den v | chanische Energie) an den Rotorblättern umgewandelt und dann von einem | Generator | in elektrische Energie übersetzt. Abbildung 1: Prinzip der Energiewand | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| 000 Stunden üblich. Die Anzahl der Volllaststunden kann durch das Verhältnis von Rotordurchmesser zu Generatorgröße beeinflusst werden. Ein sehr großer Rotor in Kombination mit einem kleinen Generator führt zu einer hohen Volllaststundenzahl. Dieses Konzept wird im Binnenland eingesetzt, um auch windschwächere Standorte wirtschaftlich nutzen zu können. Der Wirkungsgrad cp einer Windenergi | nflusst werden. Ein sehr großer Rotor in Kombination mit einem kleinen | Generator | führt zu einer hohen Volllaststundenzahl. Dieses Konzept wird im Binne | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| ten einer Windenergieanlage Die Kernstücke einer „klassischen“ Windkraftanlage (siehe Abbildung 1) sind der Rotor (bestehend aus Rotorblättern und Nabe), die Rotorwelle, ein Getriebe und ein Generator . Das Getriebe, der Generator und oft auch der Frequenzumrichter befinden sich in der Gondel. Die Rotationsenergie des Rotors wird durch die Rotorwelle auf das Getriebe übertragen. Dieses hat | hend aus Rotorblättern und Nabe), die Rotorwelle, ein Getriebe und ein | Generator | . Das Getriebe, der Generator und oft auch der Frequenzumrichter befind | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| ie Kernstücke einer „klassischen“ Windkraftanlage (siehe Abbildung 1) sind der Rotor (bestehend aus Rotorblättern und Nabe), die Rotorwelle, ein Getriebe und ein Generator. Das Getriebe, der Generator und oft auch der Frequenzumrichter befinden sich in der Gondel. Die Rotationsenergie des Rotors wird durch die Rotorwelle auf das Getriebe übertragen. Dieses hat die Funktion, auf eine Drehz | be), die Rotorwelle, ein Getriebe und ein Generator. Das Getriebe, der | Generator | und oft auch der Frequenzumrichter befinden sich in der Gondel. Die Ro | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| mrichter befinden sich in der Gondel. Die Rotationsenergie des Rotors wird durch die Rotorwelle auf das Getriebe übertragen. Dieses hat die Funktion, auf eine Drehzahl zu übersetzen, die dem Generator angepasst ist. Je nach Bauart gibt es verschiedene Übersetzungsstufen. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um. Abbildung 2: Wachstum der WEA-Größe 1990 | gen. Dieses hat die Funktion, auf eine Drehzahl zu übersetzen, die dem | Generator | angepasst ist. Je nach Bauart gibt es verschiedene Übersetzungsstufen. | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| Rotorwelle auf das Getriebe übertragen. Dieses hat die Funktion, auf eine Drehzahl zu übersetzen, die dem Generator angepasst ist. Je nach Bauart gibt es verschiedene Übersetzungsstufen. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um. Abbildung 2: Wachstum der WEA-Größe 1990 bis 2014. Weitere Basiskomponenten sind die elektrische Ausrüstung zur Netzeinspeisun | passt ist. Je nach Bauart gibt es verschiedene Übersetzungsstufen. Der | Generator | wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um. Abbild | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| Windenergienutzung haben sich heute zwei Varianten für den Triebstrang etabliert, die auf dem deutschen Markt in etwa gleich stark vertreten sind: Anlagen mit Getriebe und schnell laufendem Generator sowie sogenannte Direktantriebsanlagen ohne Getriebe, bei denen der Rotor direkt einen langsam laufenden Generator antreibt. WEA erzielen heute eine technische Verfügbarkeit von über 99 Pro | leich stark vertreten sind: Anlagen mit Getriebe und schnell laufendem | Generator | sowie sogenannte Direktantriebsanlagen ohne Getriebe, bei denen der Ro | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| twa gleich stark vertreten sind: Anlagen mit Getriebe und schnell laufendem Generator sowie sogenannte Direktantriebsanlagen ohne Getriebe, bei denen der Rotor direkt einen langsam laufenden Generator antreibt. WEA erzielen heute eine technische Verfügbarkeit von über 99 Prozent, das heißt, mehr als 99 Prozent der Zeit, in der die Anlagen bezüglich Windbedingungen und Netzverfügbarkeit S | agen ohne Getriebe, bei denen der Rotor direkt einen langsam laufenden | Generator | antreibt. WEA erzielen heute eine technische Verfügbarkeit von über 9 | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| geordnete maschinentechnische Teil der Windenergieanlage, hierzu zählen u. a. die Rotorblätter sowie die Nabe, die Welle, das Getriebe, die regelungs- und elektrotechnischen Komponenten, der Generator , die Lager und die Bremsen Entwurfslebensdauer: die der Auslegung der Windenergieanlage zugrunde gelegte rechnerische Zeitdauer Nennleistung: maximale Dauerleistung, die sich aus der Lei | , das Getriebe, die regelungs- und elektrotechnischen Komponenten, der | Generator | , die Lager und die Bremsen Entwurfslebensdauer: die der Auslegung de | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| destens die folgenden Informationen enthalten muss: Prüfender Sachverständiger Hersteller, Typ und Seriennummer der Windenergieanlage sowie der Hauptbestandteile (Rotorblätter, Getriebe, Generator , Turm) Standort und Betreiber der Windenergieanlage Gesamtbetriebsstunden Windgeschwindigkeit und Temperatur am Tag der Prüfung Anwesende bei der Prüfung Beschreibung des Prüfungsu | Windenergieanlage sowie der Hauptbestandteile (Rotorblätter, Getriebe, | Generator | , Turm) Standort und Betreiber der Windenergieanlage Gesamtbetriebs | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| ........................................................................................................................................................................................ 7 2.8 Generator ............................................................................................................................................................................................... | ................................................................ 7 2.8 | Generator | ....................................................................... | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| ......................................................................................................................................................... 7 2.9 Kupplung zwischen Getriebe und Generator ........................................................................................................................ 8 2.10 Azimutsystem ................................................. | ................................. 7 2.9 Kupplung zwischen Getriebe und | Generator | ...................................................................... | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| abenhöhe. Die 3MW Platform verfügt über eine aktive Azimutsteuerung (zur Nachführung der Anlage in Windrichtung), eine aktive Blattwinkelsteuerung (zur Regelung der WEA-Rotordrehzahl), einen Generator mit variabler Drehzahl und ein elektronisches Umrichtersystem. Der Antriebsstrang der 3MW Platform ist modular aufgebaut. Das bedeutet, dass alle wesentlichen Komponenten (einschließlich Hau | ktive Blattwinkelsteuerung (zur Regelung der WEA-Rotordrehzahl), einen | Generator | mit variabler Drehzahl und ein elektronisches Umrichtersystem. Der Ant | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| nd ein elektronisches Umrichtersystem. Der Antriebsstrang der 3MW Platform ist modular aufgebaut. Das bedeutet, dass alle wesentlichen Komponenten (einschließlich Hauptwellenlager, Getriebe, Generator und Azimutantriebe) auf einem Grundrahmen installiert sind. 2.1 Rotor Die Rotordrehzahl wird durch eine Kombination aus Blattwinkelverstellung und Steuerung des Generator- /Umrichterdrehmome | e wesentlichen Komponenten (einschließlich Hauptwellenlager, Getriebe, | Generator | und Azimutantriebe) auf einem Grundrahmen installiert sind. 2.1 Rotor | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| lenlager, Getriebe, Generator und Azimutantriebe) auf einem Grundrahmen installiert sind. 2.1 Rotor Die Rotordrehzahl wird durch eine Kombination aus Blattwinkelverstellung und Steuerung des Generator - /Umrichterdrehmoments geregelt. Der Rotor dreht sich bei normalen Betriebsbedingungen windwärts betrachtet im Uhrzeigersinn. Der volle Bereich des Blattverstellwinkels umfasst ungefähr 90 G | rd durch eine Kombination aus Blattwinkelverstellung und Steuerung des | Generator | - /Umrichterdrehmoments geregelt. Der Rotor dreht sich bei normalen Bet | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| ch, um den Rotor sicher in seinen Leerlaufmodus zu fahren. Jedes Rotorblatt hat seine eigene Ersatzversorgung, um das Blatt bei einem Ausfall der Netzversorgung entsprechend anzusteuern. 2.8 Generator Der Generator ist ein doppelt gespeister Asynchrongenerator. Seine Befestigung am Grundrahmen ist so ausgelegt, dass möglichst wenig Vibrationen und Geräusche auf den Grundrahmen übertragen | att bei einem Ausfall der Netzversorgung entsprechend anzusteuern. 2.8 | Generator | Der Generator ist ein doppelt gespeister Asynchrongenerator. Seine Bef | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| or sicher in seinen Leerlaufmodus zu fahren. Jedes Rotorblatt hat seine eigene Ersatzversorgung, um das Blatt bei einem Ausfall der Netzversorgung entsprechend anzusteuern. 2.8 Generator Der Generator ist ein doppelt gespeister Asynchrongenerator. Seine Befestigung am Grundrahmen ist so ausgelegt, dass möglichst wenig Vibrationen und Geräusche auf den Grundrahmen übertragen werden. 2.9 | Ausfall der Netzversorgung entsprechend anzusteuern. 2.8 Generator Der | Generator | ist ein doppelt gespeister Asynchrongenerator. Seine Befestigung am Gr | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| nchrongenerator. Seine Befestigung am Grundrahmen ist so ausgelegt, dass möglichst wenig Vibrationen und Geräusche auf den Grundrahmen übertragen werden. 2.9 Kupplung zwischen Getriebe und Generator Zum Schutz des Antriebsstrangs gegen übermäßige Drehmomentlasten ist zwischen dem Generator und der Getriebeabgangswelle eine Spezialkupplung mit einer Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung e | en Grundrahmen übertragen werden. 2.9 Kupplung zwischen Getriebe und | Generator | Zum Schutz des Antriebsstrangs gegen übermäßige Drehmomentlasten ist z | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| rationen und Geräusche auf den Grundrahmen übertragen werden. 2.9 Kupplung zwischen Getriebe und Generator Zum Schutz des Antriebsstrangs gegen übermäßige Drehmomentlasten ist zwischen dem Generator und der Getriebeabgangswelle eine Spezialkupplung mit einer Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung eingebaut. 2.10 Azimutsystem Das zwischen Maschinenhaus und Turm angebrachte Lager ermöglicht | des Antriebsstrangs gegen übermäßige Drehmomentlasten ist zwischen dem | Generator | und der Getriebeabgangswelle eine Spezialkupplung mit einer Vorrichtun | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| nitt finden Sie die Maße und Gewichte der Hauptkomponenten im Maschinenhaus. Komponente Gewicht (kg) Gewicht (lbs) Länge (m) Länge (ft) Breite (m) Breite (ft) Höhe (m) Höhe (ft) Getriebe Max Generator Tabelle 13: Maße und Gewichte einzelner Komponenten im Maschinenhaus | (m) Länge (ft) Breite (m) Breite (ft) Höhe (m) Höhe (ft) Getriebe Max | Generator | Tabelle 13: Maße und Gewichte einzelner Komponenten im Maschinenhaus | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| Baubereich“ in Kapitel 3.1 zu finden. 5.2 Metalle Metalle sind die wichtigsten Bestandteile von Windenergieanlagen. „Eine Offshore-Windenergieanlage mit Gründung, Turm, Gondel, Getriebe und Generator besteht durchschnittlich zu 82 % aus dem Rohstoff Stahl.“ Wird der Metallanteil im Kabel zur Netzanbindung berücksichtigt, werden für eine einzelne 5-MW-Offshore-Windenergieanlage rund 30 To | ne Offshore-Windenergieanlage mit Gründung, Turm, Gondel, Getriebe und | Generator | besteht durchschnittlich zu 82 % aus dem Rohstoff Stahl.“ Wird der Met | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| tifizieren und helfen, diese zu vermeiden, indem die Anlage vor dem Auftreffen von Starkwind den Anstellwinkel der Rotorblätter ändert. CMS sollten zudem aktiv in die Steuerung von Getriebe, Generator , Kühlflüssigkeiten und Ölen eingreifen und damit Komponenten vor größeren Schäden bewahren. Um kleine Risse in Rotorblättern, aus denen schnell Brüche werden, sofort zu erkennen, sollten auc | blätter ändert. CMS sollten zudem aktiv in die Steuerung von Getriebe, | Generator | , Kühlflüssigkeiten und Ölen eingreifen und damit Komponenten vor größe | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| stem Asynchrongenerator, bei dem nur ein Teil der Leistung über ein Wechselrichtersystem geführt wird. Auch dieser Typ ist drehzahlvariabel. Die Windenergieanlagen mit direkt netzgekoppeltem Generator könnten kurzzeitig einen Beitrag zur Kurzschlussleistung leisten. Die drehzahlvariablen Windenergieanlagen mit Wechselrichtersystemen hingegen sind in der maximalen Ausgangsleistung begrenzt | st drehzahlvariabel. Die Windenergieanlagen mit direkt netzgekoppeltem | Generator | könnten kurzzeitig einen Beitrag zur Kurzschlussleistung leisten. Die | DEWI Magazin Nr. 19, 08/2001 | |
| .................................................. 6 7 Sicherheitstechnik ......................................................................................................... 6 8 VENSYS- Generator ....................................................................................................... 6 9 Gondel............................................................................. | ........................................................... 6 8 VENSYS- | Generator | ....................................................................... | VENSYS Energy AG | |
| Luft in eine Drehbewegung versetzt werden. Der somit erzeugte Auftrieb wird in ein Drehmoment und in die Drehzahl zum Antrieb des Synchrongenerators mit Permanentmagneterregung umgesetzt. Im Generator wird die Energie des Rotors dann in elektrische Energie umgewandelt, die über einen Vollumrichter in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Der Vollumrichter befindet sich in der | trieb des Synchrongenerators mit Permanentmagneterregung umgesetzt. Im | Generator | wird die Energie des Rotors dann in elektrische Energie umgewandelt, d | VENSYS Energy AG | |
| tzspannung mittels eines Transformators hochtransformiert. 4 Aufbau Maschinenkopf Abb.1: Aufbau Maschinenkopf VENSYS 2,5 MW-Plattform 1 Rotoreinheit 2 Rotorblattverstellsystem 3 Rotorblatt 4 Generator 5 Maschinenträger 6 Turm 7 Azimutantriebe 8 Servicekran 9 Luft-Luft-Wärmetauscher 10 Gondel 11 Windmessgeräte und Flugbefeuerung 5 Rotor und Rotorblattverstellsystem Alle VENSYS-Windenerg | MW-Plattform 1 Rotoreinheit 2 Rotorblattverstellsystem 3 Rotorblatt 4 | Generator | 5 Maschinenträger 6 Turm 7 Azimutantriebe 8 Servicekran 9 Luft-Luft | VENSYS Energy AG | |
| tro-Pitch). Die Rotorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Die Rotorblätter werden über Drehkranzlager mit der Rotornabe verschraubt. Die Lagerung des Rotors ist in den Generator integriert (siehe Abschnitt Generator). Mit Hilfe der Rotorblattverstellung werden die Rotorblätter entsprechend der Windgeschwindigkeit automatisch um die Längsachse verstellt, um den Rotor | ager mit der Rotornabe verschraubt. Die Lagerung des Rotors ist in den | Generator | integriert (siehe Abschnitt Generator). Mit Hilfe der Rotorblattverste | VENSYS Energy AG | |
| aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Die Rotorblätter werden über Drehkranzlager mit der Rotornabe verschraubt. Die Lagerung des Rotors ist in den Generator integriert (siehe Abschnitt Generator ). Mit Hilfe der Rotorblattverstellung werden die Rotorblätter entsprechend der Windgeschwindigkeit automatisch um die Längsachse verstellt, um den Rotor in seiner Leistung zu begrenzen und e | e Lagerung des Rotors ist in den Generator integriert (siehe Abschnitt | Generator | ). Mit Hilfe der Rotorblattverstellung werden die Rotorblätter entsprec | VENSYS Energy AG | |
| esentlichen Prozessgrößen durch mindestens zwei unabhängige Sensoren. Fehler werden sofort an die VENSYS-Monitoringzentrale gemeldet, um entsprechende Maßnahmen einleiten zu können. 8 VENSYS- Generator Wie bei allen VENSYS-Windenergieanlagen ist auch der 2,5 MW-Generator ein direkt vom Rotor angetriebener hochpoliger Synchrongenerator mit permanentmagnetischer Erregung. Der Generator ist v | ale gemeldet, um entsprechende Maßnahmen einleiten zu können. 8 VENSYS- | Generator | Wie bei allen VENSYS-Windenergieanlagen ist auch der 2,5 MW-Generator | VENSYS Energy AG | |
| Fehler werden sofort an die VENSYS-Monitoringzentrale gemeldet, um entsprechende Maßnahmen einleiten zu können. 8 VENSYS-Generator Wie bei allen VENSYS-Windenergieanlagen ist auch der 2,5 MW- Generator ein direkt vom Rotor angetriebener hochpoliger Synchrongenerator mit permanentmagnetischer Erregung. Der Generator ist verschleißfrei und alle Bestandteile bis auf das Hauptlager sind nahezu | -Generator Wie bei allen VENSYS-Windenergieanlagen ist auch der 2,5 MW- | Generator | ein direkt vom Rotor angetriebener hochpoliger Synchrongenerator mit p | VENSYS Energy AG | |
| ENSYS-Generator Wie bei allen VENSYS-Windenergieanlagen ist auch der 2,5 MW-Generator ein direkt vom Rotor angetriebener hochpoliger Synchrongenerator mit permanentmagnetischer Erregung. Der Generator ist verschleißfrei und alle Bestandteile bis auf das Hauptlager sind nahezu wartungsfrei. Mit dem innovativen Design des Generators wird ein hoher Wirkungsgrad der VENSYS-Windenergieanlagen | hochpoliger Synchrongenerator mit permanentmagnetischer Erregung. Der | Generator | ist verschleißfrei und alle Bestandteile bis auf das Hauptlager sind n | VENSYS Energy AG | |
| ßfrei und alle Bestandteile bis auf das Hauptlager sind nahezu wartungsfrei. Mit dem innovativen Design des Generators wird ein hoher Wirkungsgrad der VENSYS-Windenergieanlagen erreicht. Der Generator besteht im Prinzip aus drei Hauptkomponenten: Generatorständer Der Generatorständer ist fest mit dem Maschinenträger verbunden und dient als Tragkonstruktion für das Blechpaket und die Dre | ird ein hoher Wirkungsgrad der VENSYS-Windenergieanlagen erreicht. Der | Generator | besteht im Prinzip aus drei Hauptkomponenten: Generatorständer Der G | VENSYS Energy AG | |
| Verwendung von Permanentmagneten entfällt zudem die Einspeisung von zusätzlicher elektrischer Energie für die Erregung. Integrierte Rotorlagerung Die Lagerung des Rotors ist in den 2,5 MW- Generator integriert und wird über ein großes zweireihiges Kegelrollenlager realisiert. Hieraus ergibt sich für die gesamte Tragstruktur ein optimaler Kraftfluss, welcher die Kräfte des Rotors direkt | Integrierte Rotorlagerung Die Lagerung des Rotors ist in den 2,5 MW- | Generator | integriert und wird über ein großes zweireihiges Kegelrollenlager real | VENSYS Energy AG | |
| inenträger, einer begehbaren Plattform und einer Verkleidung aus GFK. Der Maschinenträger ist über ein Drehkranzlager am Turm befestigt. Es stellt die Verbindung zwischen Turm und Rotor bzw. Generator her. Auf der am Maschinenträger befestigten Plattform sind die erforderlichen Systemkomponenten angeordnet. Die Gondel, die über eine Leiter vom obersten Podest des Turmes aus zu erreichen i | Turm befestigt. Es stellt die Verbindung zwischen Turm und Rotor bzw. | Generator | her. Auf der am Maschinenträger befestigten Plattform sind die erforde | VENSYS Energy AG | |
| wertig Drehzahl (variabel) 6,5 - 14,5 U/min Leistungsregelung Pitch Bremsen Einzelblattverstellung, dreifach redundant Turm Nabenhöhe 100 m Material Stahlrohr Fundament Bauart Flachfundament Generator Typ Synchrongenerator mit Permanentmagneterregung Bauart Direktantrieb Nennspannung Y 690 V Isolierstoffklasse F Umrichter Typ IGBT-Vollumrichter Windnachführung Bauprinzip elektrische Getri | urm Nabenhöhe 100 m Material Stahlrohr Fundament Bauart Flachfundament | Generator | Typ Synchrongenerator mit Permanentmagneterregung Bauart Direktantrieb | VENSYS Energy AG | |
| itch-Verstellung die Böigkeit des Windes auszuregeln. Der naheliegendste, wenn auch aufwendigste Weg zu einer vollständigen Drehzahlvariabilität liegt in einer elektrischen Entkoppelung des Generators durch einen Umrichter mit einem Gleichstromzwischenkreis. Bei diesem, in der Regel mit einem Synchrongenerator realisierten Konzept wird die gesamte Leistung durch den Frequenzumrichter ge | gen Drehzahlvariabilität liegt in einer elektrischen Entkoppelung des | Generators | durch einen Umrichter mit einem Gleichstromzwischenkreis. Bei diesem | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| nten Konzepte pitch-geregelter, drehzahlvariabler Anlagen am Markt durchgesetzt und die einfachen, robusten Stall-Anlagen praktisch verdrängt. Die teilweise oder vollkommene Entkopplung des Generators vom Netz bewirkt eine sehr viel bessere Netzverträglichkeit und ermöglicht es unter Umständen sogar, das elektrische Verbundnetz zu stützen. Der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung (L | n praktisch verdrängt. Die teilweise oder vollkommene Entkopplung des | Generators | vom Netz bewirkt eine sehr viel bessere Netzverträglichkeit und ermö | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| Generators wollte man die Windenergie auch zur Stromerzeugung nutzen. Wichtigster Pionier der Windkraft war Professor Ulrich Hütter (1910 - 1990), der in den Jahrzehnten zwischen 1950 und 1970 die te | technologie Mit der Entdeckung der Elektrizität und der Erfindung des | Generators | wollte man die Windenergie auch zur Stromerzeugung nutzen. Wichtigst | Landratsamt Schweinfurt | |
| nfalls über ein Getriebe) mit dem Rotor verbunden. Es gibt zwei Bauweisen bei Windkraftanlagen: Anlagen mit und Anlagen ohne Getriebe. Anlagen mit Getriebe erhöhen die niedrige Drehzahl des Generators auf eine für den Generator günstige Drehzahl. Das Getriebe wird kontinuierlich mit gekühltem Öl versorgt. Das Öl übernimmt nicht nur die Schmierung, sondern auch die zusätzliche Kühlung de | ohne Getriebe. Anlagen mit Getriebe erhöhen die niedrige Drehzahl des | Generators | auf eine für den Generator günstige Drehzahl. Das Getriebe wird kont | Landratsamt Schweinfurt | |
| t nicht nur die Schmierung, sondern auch die zusätzliche Kühlung des Bauteils. Der Wirkungsgrad eines WKA-Getriebes liegt bei circa 98 Prozent. Bei getriebelosen Anlagen sitzt der Rotor des Generators direkt auf der Rotorwelle. Die meisten Hersteller setzen Anlagen mit Getriebe ein. Die wichtigsten Teile einer Windkraftanlage sind der Rotor, das Maschinenhaus (Gondel), der Turm mit dem | t bei circa 98 Prozent. Bei getriebelosen Anlagen sitzt der Rotor des | Generators | direkt auf der Rotorwelle. Die meisten Hersteller setzen Anlagen mit | Landratsamt Schweinfurt | |
| derum die Gondel in den Wind dreht. Leistungsbegrenzung und Leistungsregelung einer Windkraftanlage Jede Windkraftanlage hat eine sogenannte Nennleistung, dies ist die maximale Leistung des Generators . Diese maximale Leistung erreicht der Generator bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit (Nenngeschwindigkeit), die zwischen 40 und 54 km/h liegt. Wird der Wind stärker, muss die Leistung | hat eine sogenannte Nennleistung, dies ist die maximale Leistung des | Generators | . Diese maximale Leistung erreicht der Generator bei einer bestimmten | Landratsamt Schweinfurt | |
| iment sollen wiederum die Leistungsbeiwerte von zwei Modellrotoren bestimmt werden (Vierflügler und Savoniusrotor), diesmal aber nicht auf mechanischem Wege, sondern – mittels eines kleinen Generators – anhand elektrischer Größen. Es soll gezeigt werden, wie die Kombination von Windrotor und Generator funktioniert. Viele Generatoren benötigen, verglichen mit dem Rotor einer Windkraftanl | mal aber nicht auf mechanischem Wege, sondern – mittels eines kleinen | Generators | – anhand elektrischer Größen. Es soll gezeigt werden, wie die Kombin | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| in Drehung zu halten. Wenn der Generator dagegen kurzgeschlossen wird (direkte Verbindung seiner Kontakte), versucht er einen sehr hohen Strom zu induzieren, der nur vom Innenwiderstand des Generators abhängt und ein hohes Generatormoment bewirkt. Der Rotor wird gestoppt. Zwischen diesen Extremen liegt der übliche Betriebszustand, bei dem der Generator an einen (regelbaren) elektrischen | einen sehr hohen Strom zu induzieren, der nur vom Innenwiderstand des | Generators | abhängt und ein hohes Generatormoment bewirkt. Der Rotor wird gestop | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| hen Schiebewiderstand mit dem Generator und schließen Sie ein Ampere- und ein Voltmeter an. Das Amperemeter wird in den Stromkreis, das Voltmeter parallel zum Stromkreis an die Ausgänge des Generators geschaltet. 2. Stellen Sie den höchsten Widerstand ein (der fast einer Unterbrechung des Stromkreises entspricht) und schalten Sie den Windkanal an. 3. Messen Sie die Drehgeschwindigkeit d | Stromkreis, das Voltmeter parallel zum Stromkreis an die Ausgänge des | Generators | geschaltet. 2. Stellen Sie den höchsten Widerstand ein (der fast ein | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| elbstdiagnose sowie ein Handbediengerät, über welches die Anlagenstati ausgelesen und Einstellungen vorgenommen werden können. Das NetConverter® Umrichtersystem ermöglicht einen Betrieb des Generators mit variabler Drehzahl, Frequenz und Spannung, während der Strom mit konstanter Frequenz und Spannung in den Transformator ein-gespeist wird. Das Umrichtersystem besitzt eine Wasserkühlung | önnen. Das NetConverter® Umrichtersystem ermöglicht einen Betrieb des | Generators | mit variabler Drehzahl, Frequenz und Spannung, während der Strom mit | Siemens AG | |
| er Windgeschwindigkeit verachtfacht sich die Windleistung. Kontrollierte Kraft: Nennleistung und Leistungsregulierung Der Begriff „3-MW-Windenergieanlage“ kennzeichnet die Nennleistung des Generators , also seine maximale Leistung. Eine Leistung von 3 Megawatt (also 3.000 Kilowatt) entspricht beim PKW einer Leistung von 4.078 PS. Die Nennleistung erreicht die Anlage bei einer spezifisch | er Begriff „3-MW-Windenergieanlage“ kennzeichnet die Nennleistung des | Generators | , also seine maximale Leistung. Eine Leistung von 3 Megawatt (also 3. | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| hwindigkeit zu. Bei Erreichen der Nennleistung, zum Beispiel 2 MW, wird die Anlage so geregelt, dass die Leistung auch bei noch stärkerem Wind nicht weiter ansteigt, um eine Überlastung des Generators zu vermeiden. Wie die elektrische Leistung, erhöht sich bei zunehmender Windgeschwindigkeit auch die Schallemission einer Windenergieanlage. Bei modernen Windenergieanlagen tritt nach Erre | ei noch stärkerem Wind nicht weiter ansteigt, um eine Überlastung des | Generators | zu vermeiden. Wie die elektrische Leistung, erhöht sich bei zunehmen | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| r bestimmten Erzeugungsleistung verglichen (BET 2013). Es gibt jedoch im Vergleich zu einer einfachen Abregelung auch Vorteile, die über die Kostenersparnis durch Verwendung eines kleineren Generators hinausgehen. Da die auftretenden Kräfte und Drehmomente bei pitchgeregelten Windenergieanlagen bei gleicher Rotorgröße und -drehzahl weitgehend proportional zur entnommenen Leistung sind, | rteile, die über die Kostenersparnis durch Verwendung eines kleineren | Generators | hinausgehen. Da die auftretenden Kräfte und Drehmomente bei pitchger | Agora Energiewende | |
| m Anlagenkonzept die Möglichkeit, Aufgaben konventioneller Kraftwerke zur Frequenzstabilisierung zu unterstützen und zu übernehmen. Aufgrund des Vollumrichter-Konzepts wird die Drehzahl des Generators weitestgehend von der Netzfrequenz entkoppelt. Somit wirken sich Frequenzänderungen im Netz, im Gegensatz zu klassischen, rotierenden Maschinen, nicht automatisch auf die Leistungsabgabe d | übernehmen. Aufgrund des Vollumrichter-Konzepts wird die Drehzahl des | Generators | weitestgehend von der Netzfrequenz entkoppelt. Somit wirken sich Fre | ENERCON GmbH | |
| gekühlt. Die Getriebekühlung ist über einen Öl/Wasser-Kühler realisiert, der sich direkt am Getriebe befindet. Die Rückkühlung des Kühlwassers erfolgt in Kombination mit dem Kühlwasser des Generators in einem Passivkühler auf dem Dach des Maschinenhauses. Der Generator ist eine 6-polige, doppelt gespeiste Asynchronmaschine. Der Generator besitzt einen aufgebauten Luft-Wasser-Wärmetausc | kühlung des Kühlwassers erfolgt in Kombination mit dem Kühlwasser des | Generators | in einem Passivkühler auf dem Dach des Maschinenhauses. Der Generato | Nordex Energy GmbH | |
| ieser Leistung hat einen Durchmesser von 3 m und wiegt nur noch 80 t. Da die Kosten bei dem Bau und der Installation von Offshore Windenergieanlagen wesentlich von der Größe und Gewicht des Generators abhängen, liegt der wirtschaftliche Vorteil der Supraleitertechnologie auf der Hand. Ein direkt angetriebener 10 MW Windkraftgenerator auf Kupferbasis würde ca. 700 t wiegen und ist nicht | Offshore Windenergieanlagen wesentlich von der Größe und Gewicht des | Generators | abhängen, liegt der wirtschaftliche Vorteil der Supraleitertechnolog | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| kann. Beim Anfahren wird der Blattwinkel zunächst sehr schnell verringert bzw. kleiner 0° gefahren, damit die Einschaltdrehzahl möglichst schnell erreicht wird. Kurz vor dem Zuschalten des Generators auf das Netz wird der Blattwinkel wieder vergrößert um eine zu hohe elektrische Leistung und einen zu raschen Anstieg im Zuschaltmoment zu verhindern (rote Pfeile). Bei einer Verringerung | drehzahl möglichst schnell erreicht wird. Kurz vor dem Zuschalten des | Generators | auf das Netz wird der Blattwinkel wieder vergrößert um eine zu hohe | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| schwindigkeit. Gondelanemometer dienen in erster Linie dazu, das Anfahrverhalten bei Einschaltwindgeschwindigkeit sowie die Begrenzung der Leistungsabgabe bei Erreichen der Nennleistung des Generators zu regeln. Der Einsatz im Teillastbereich ist sehr anlagen- bzw. typspezifisch. Analog wurden weitere Auswertungen für alle WEA des Windparks durchgeführt. Die Leistungskennlinien der Anla | die Begrenzung der Leistungsabgabe bei Erreichen der Nennleistung des | Generators | zu regeln. Der Einsatz im Teillastbereich ist sehr anlagen- bzw. typ | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| erreicht, da bei dem Getriebe der M5000 im Gegensatz zu herkömmlichen Planetengetrieben, der Antrieb über das Hohlrad erfolgt und die Planetenräder ortsfest angeordnet sind. Der Läufer des Generators ist direkt auf die Abtriebswelle des Getriebes montiert und hat kein eigenes Lager. Si Rotor Generator converter Rotor bearing gearbox Air processing Bild: Multibrid 2.3 Getriebelose Wi | rfolgt und die Planetenräder ortsfest angeordnet sind. Der Läufer des | Generators | ist direkt auf die Abtriebswelle des Getriebes montiert und hat kein | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| nd Synchrongeneratoren in ihren verschiedenen Ausführungen zum Einsatz. • Synchrongenerator: Netzkopplung nur über Gleich- und Wechselrichter möglich, da Ausgangsspannung und -frequenz des Generators mit der Rotordrehzahl variieren. Vorteile: Hoher Wirkungsgrad, großer Drehzahlbereich, frei einstellbare Wirk- und Blindleistungsabgabe, günstiger Generator, geringer Wartungsaufwand, Däm | ch- und Wechselrichter möglich, da Ausgangsspannung und -frequenz des | Generators | mit der Rotordrehzahl variieren. Vorteile: Hoher Wirkungsgrad, groß | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| stung des Antriebsstrangs durch Windböen, keine Belastung des Antriebsstrangs durch Netzstörungen. Nachteile: Teurer Umrichter, da er die gesamte Leistung übertragen muss. Wasserkühlung des Generators . • Vielpolige (Synchron-)Ringgeneratoren: Windenergieanlagen ohne Getriebe benötigen einen langsam laufenden Ringgenerator mit entsprechend hoher Polzahl, der bereits bei Rotordrehzahl s | ichter, da er die gesamte Leistung übertragen muss. Wasserkühlung des | Generators | . • Vielpolige (Synchron-)Ringgeneratoren: Windenergieanlagen ohne | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| Monitoring System – CMS) nach Germanischer Lloyd (GL) umfassen die Messung der Schwingung und des Körperschalls der Komponenten des Triebstrangs, wie z. B. der Zahnräder oder der Lager, des Generators und des Turmes. Die Verknüpfung dieser Messungen mit den gewonnenen operationellen Parametern, wie z. B. der Leistung, der Rotationsgeschwindigkeit oder der Temperatur des Öls oder der Lag | onenten des Triebstrangs, wie z. B. der Zahnräder oder der Lager, des | Generators | und des Turmes. Die Verknüpfung dieser Messungen mit den gewonnenen | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| eschwindigkeit oder der Temperatur des Öls oder der Lager, liefert die Grundlage für das CMS. Im Rahmen eines CMS müssen wenigstens die Schwingungen des Hauptlagers, des Hauptgetriebes, des Generators und des Turmes überwacht werden. Die Methoden der Zustandsüberwachung im Hinblick auf die Fehlererkennung umfassen statistische Algorithmen oder zeitreihenbezogene Algorithmen, wie z. B. d | wenigstens die Schwingungen des Hauptlagers, des Hauptgetriebes, des | Generators | und des Turmes überwacht werden. Die Methoden der Zustandsüberwachun | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| önnen, die z. B. auf der Änderung des charakteristischen Zeitbereichs der aktuellen Signalwerte basieren. Schäden an den elektrischen Komponenten, wie z. B. den Gleitringen oder Bürsten des Generators , der Verdrahtung sowie Kontaktfehler an den Transformatoren oder Schaltvorrichtungen können mit Hilfe thermographischer Methoden festgestellt werden. vibration (generator, bearing, gearbox | elektrischen Komponenten, wie z. B. den Gleitringen oder Bürsten des | Generators | , der Verdrahtung sowie Kontaktfehler an den Transformatoren oder Sch | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| Kontaktschienen, • unzureichendes elektrisches Schutzkonzept im Hinblick auf Isolationsfehlererkennung und Selektivität der Abschaltorgane, • keine bzw. keine allpolige Freischaltung des Generators bei Anlagenausfall/-abschaltung, • fehlender Überspannungsschutz auf der Mittelspannungsseite des Transformators, • Resonanzen in RC-Schwingkreisen (Netzfilter, Blindleistungskompensatio | t der Abschaltorgane, • keine bzw. keine allpolige Freischaltung des | Generators | bei Anlagenausfall/-abschaltung, • fehlender Überspannungsschutz au | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| lagen das Schadensrisiko erheblich verringern. Leider ist häufig aus Platzgründen eine Nachrüstung mit einfachen Mitteln nicht möglich. Mit Lagerfett kontaminiertes Schleifringgehäuse eines Generators . Bild: Allianz Für Transformatoren haben sich in der Vergangenheit folgende Schadenschwerpunkte herauskristallisiert: • Fehlender Überspannungsschutz durch die Verwendung berührungssiche | nicht möglich. Mit Lagerfett kontaminiertes Schleifringgehäuse eines | Generators | . Bild: Allianz Für Transformatoren haben sich in der Vergangenheit | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| he. Allerdings zeigen sich bei dieser Variante zwei wesentliche Nachteile. Windkraftanlagen haben keinen nennenswerten Resonanzkörper, welcher die erzeugten Schwingungen des Rotors oder des Generators in Form von Geräuschen verstärkt. Wird die Anlage jedoch an der Gebäudewand befestigt, können die Geräusche über den Mast auf das gesamte Wohnhaus übertragen werden. Dies führt in der Rege | esonanzkörper, welcher die erzeugten Schwingungen des Rotors oder des | Generators | in Form von Geräuschen verstärkt. Wird die Anlage jedoch an der Gebä | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| , als aus Gründen der Wirtschaftlichkeit installiert. Das Thema Nachhaltigkeit spielt in der Firmenphilosophie eine große Rolle. Des Weiteren dienen die Rotorblätter und die Verkleidung des Generators als Werbeflächen. 8. Fazit Der Kleinwindanlagenmarkt ist noch jung, aber sehr dynamisch und innovativ. Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Bauarten und neuen Anwendungsfeldern. Am 23. | e Rolle. Des Weiteren dienen die Rotorblätter und die Verkleidung des | Generators | als Werbeflächen. 8. Fazit Der Kleinwindanlagenmarkt ist noch jung, | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Bezug auf Energieausbeute, Wirkungsgrad, mechanische Belastung und Qualität der Leistungsabgabe. Das System vermeidet Überspannungen und Lastspitzen in größtmöglichem Maße. Die Regelung des Generators ermöglicht eine gleichmäßige Leistungsabgabe bei minimaler Fluktuation im Teillastbetrieb. Bei Nennlastbetrieb ist die Leistungsabgabe der WEA nahezu konstant. Die grundsätzliche Fähigkeit | erspannungen und Lastspitzen in größtmöglichem Maße. Die Regelung des | Generators | ermöglicht eine gleichmäßige Leistungsabgabe bei minimaler Fluktuati | Senvion SE | |
| bereitzustellen, ermöglicht gezieltes Blindleistungsmanagement entsprechend den Vorgaben von Kunden und Netzbetreiber durch optionale Produkte. Das Funktionsprinzip dieses drehzahlvariablen Generators basiert auf dem Konzept des doppeltgespeisten Asynchrongenerators mit Umrichter, der IGB-Technologie nutzt. Das System sichert die kontinuierliche Leistungsabgabe unabhängig von der Rotord | rch optionale Produkte. Das Funktionsprinzip dieses drehzahlvariablen | Generators | basiert auf dem Konzept des doppeltgespeisten Asynchrongenerators mi | Senvion SE | |
| en Bereich (Teillastbereich) liefert der Generator 100 % der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. ● Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der Generator etwa 83 % der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht über den Umrichter gef | fleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des | Generators | in den Läufer gespeist wird. ● Im übersynchronen Bereich (Nennlastbe | Senvion SE | |
| Bezug auf Energieausbeute, Wirkungsgrad, mechanische Belastung und Qualität der Leistungsabgabe. Das System vermeidet Überspannungen und Lastspitzen in größtmöglichem Maße. Die Regelung des Generators ermöglicht gleichmäßige Leistungsabgabe bei minimaler Fluktuation im Teillastbetrieb. Bei Nennlastbetrieb ist die Leistungsabgabe der WEA nahezu konstant. Die grundsätzliche Fähigkeit, Bli | erspannungen und Lastspitzen in größtmöglichem Maße. Die Regelung des | Generators | ermöglicht gleichmäßige Leistungsabgabe bei minimaler Fluktuation im | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ung zu erzeugen, ermöglicht gezieltes Blindleistungsmanagement entsprechend der Vorgaben von Kunden und Netzbetreiber durch optionale Produkte. Das Funktionsprinzip dieses drehzahlvariablen Generators basiert auf dem Konzept des sogenannten doppelt gespeisten Schleifring-Asynchrongenerators mit Umrichter, der IGBT – Technologie nutzt. Das System sichert die kontinuierliche Leistungsabga | rch optionale Produkte. Das Funktionsprinzip dieses drehzahlvariablen | Generators | basiert auf dem Konzept des sogenannten doppelt gespeisten Schleifri | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| nen Bereich (Teillastbereich) liefert der Generator 100% der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der Generator etwa 83% der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht über den Umrichter gefüh | fleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des | Generators | in den Läufer gespeist wird. Im übersynchronen Bereich (Nennlastber | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| t in der N90/2500 eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine zum Einsatz. Diese Generatorart setzt Nordex seit Jahren bei drehzahlvariablen Anlagen mit Erfolg ein. Wesentlicher Vorteil dieses Generators ist, dass nur 25 bis 30 % der erzeugten Energie über einen Umrichter in das Stromnetz eingespeist werden müssen. Damit senkt der Einbau dieses Generator-Umrichtersystems die Gesamtkosten d | drehzahlvariablen Anlagen mit Erfolg ein. Wesentlicher Vorteil dieses | Generators | ist, dass nur 25 bis 30 % der erzeugten Energie über einen Umrichter | Nordex | |
| zugeführt. Diese Pumpe wird eingeschaltet, sobald die Temperatur des Kühlwassers einen definierten Wert übersteigt. Dies bewirkt eine Abkühlung des Wassers im Kühlkreislauf – und damit des Generators – auf die optimale Betriebstemperatur. Die N90/2500 wird mit einer neu entwickelten aktiven Triebstrangdämpfung betrieben. Durch diese intelligente Regelung ist ein lastreduzierter Betrieb | s bewirkt eine Abkühlung des Wassers im Kühlkreislauf – und damit des | Generators | – auf die optimale Betriebstemperatur. Die N90/2500 wird mit einer n | Nordex | |
| .............................................................. 13 6.3.2 Windmessung und Ausrichten der Gondel.......................................................... 13 6.3.3 Erregung des Generators .................................................................................... 14 6.3.4 Leistungseinspeisung........................................................................... | ............................................... 13 6.3.3 Erregung des | Generators | ..................................................................... | ENERCON GmbH | |
| , in denen der elektrische Strom induziert wird. Der Maschinenträger ist das zentrale tragende Element der Gondelkonstruktion. An ihm sind direkt oder indirekt alle Teile des Rotors und des Generators befestigt. Der Maschinenträger ist über das Azimutlager drehbar auf dem Turmkopf gelagert. Mit den Azimutantrieben kann die gesamte Gondel gedreht werden, damit der Rotor stets optimal zum | ktion. An ihm sind direkt oder indirekt alle Teile des Rotors und des | Generators | befestigt. Der Maschinenträger ist über das Azimutlager drehbar auf | ENERCON GmbH | |
| darf Da die Windenergieanlage zu diesem Zeitpunkt keine Wirkleistung erzeugt, wird die für den Eigenbedarf der Anlage notwendige elektrische Energie aus dem Netz bezogen. 6.3.3 Erregung des Generators Sobald der Rotor eine vom Anlagentyp abhängige Drehzahl erreicht (z. B. bei der E-82 etwa 3 U/min), beginnt die Erregung des Generators. Der hierfür notwendige Strom wird kurzzeitig aus de | twendige elektrische Energie aus dem Netz bezogen. 6.3.3 Erregung des | Generators | Sobald der Rotor eine vom Anlagentyp abhängige Drehzahl erreicht (z. | ENERCON GmbH | |
| sche Energie aus dem Netz bezogen. 6.3.3 Erregung des Generators Sobald der Rotor eine vom Anlagentyp abhängige Drehzahl erreicht (z. B. bei der E-82 etwa 3 U/min), beginnt die Erregung des Generators . Der hierfür notwendige Strom wird kurzzeitig aus dem Netz bezogen. Erreicht der Generator eine ausreichende Drehzahl, versorgt sich die Windenergieanlage selbst mit Strom. Der Strom für d | erreicht (z. B. bei der E-82 etwa 3 U/min), beginnt die Erregung des | Generators | . Der hierfür notwendige Strom wird kurzzeitig aus dem Netz bezogen. | ENERCON GmbH | |
| cht. Hierfür war ebenfalls die Fundamentkonstruktion an zu passen. Beim ersten Versuchsträger ist ein Wechselrichter der Firma SMA im Einsatz, der einerseits den gleichgerichteten Strom des Generators in netzfähigen Wechselstrom umrichtet und andererseits über die Spannung die Drehzahl des Generators regelt. Hierfür war eine Kennlinie des Wechselrichters zu programmieren bzw. erst einma | Firma SMA im Einsatz, der einerseits den gleichgerichteten Strom des | Generators | in netzfähigen Wechselstrom umrichtet und andererseits über die Span | WES IBS GmbH | |
| Wechselrichter der Firma SMA im Einsatz, der einerseits den gleichgerichteten Strom des Generators in netzfähigen Wechselstrom umrichtet und andererseits über die Spannung die Drehzahl des Generators regelt. Hierfür war eine Kennlinie des Wechselrichters zu programmieren bzw. erst einmal die Grundlage hierfür zu schaffen. Gesucht wurde die für den Rotor optimale Kennlinie, damit die An | elstrom umrichtet und andererseits über die Spannung die Drehzahl des | Generators | regelt. Hierfür war eine Kennlinie des Wechselrichters zu programmie | WES IBS GmbH | |
| lüsse zu berücksichtigen: Einfluss der Fliehkraft auf die Rotorblattsteifigkeit Torsionssteifigkeit des Antriebstranges Elastische Lagerung der Maschine Steifigkeit und Dämpfung des Generators (Netz kann als unendlich steif angesehen werden) Gründung mit Bodeneigenschaften ANMERKUNG: Im Allgemeinen ist es ausreichend, nur die Eigenfrequenzen < 5 Hz zu berücksichtigen. Funkti | ges Elastische Lagerung der Maschine Steifigkeit und Dämpfung des | Generators | (Netz kann als unendlich steif angesehen werden) Gründung mit Bode | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| System ab. Hier muss unterschieden werden zwischen · Windenergieanlagen mit direkt netzgekoppeltem Asynchrongenerator, deren Rotordrehzahl nahezu konstant ist (entsprechend dem Schlupf des Generators ) · Windenergieanlagen mit Synchrongenerator, bei dem die gesamte Leistung über ein Wechselrichtersystem in das Netz eingespeist wird. Dieser Typ weist eine variable Rotordrehzahl auf. · Wi | deren Rotordrehzahl nahezu konstant ist (entsprechend dem Schlupf des | Generators | ) · Windenergieanlagen mit Synchrongenerator, bei dem die gesamte Lei | DEWI Magazin Nr. 19, 08/2001 | |
| Synchrongenerator mit permanentmagnetischer Erregung. Der Generator ist verschleißfrei und alle Bestandteile bis auf das Hauptlager sind nahezu wartungsfrei. Mit dem innovativen Design des Generators wird ein hoher Wirkungsgrad der VENSYS-Windenergieanlagen erreicht. Der Generator besteht im Prinzip aus drei Hauptkomponenten: Generatorständer Der Generatorständer ist fest mit dem Mas | s Hauptlager sind nahezu wartungsfrei. Mit dem innovativen Design des | Generators | wird ein hoher Wirkungsgrad der VENSYS-Windenergieanlagen erreicht. | VENSYS Energy AG | |
| ratorläufer mit den Permanentmagneten ist als Außenläufer konzipiert. Dieses Design führt im Vergleich zur Standardbauform mit Erregerspulen zu einem deutlich kleineren Außendurchmesser des Generators . Der Generatorläufer ist direkt mit dem Rotor verbunden und wird von diesem angetrieben. An der Innenseite des Läuferjochs sind die Permanentmagnete angebracht, die das erforderliche Erreg | rm mit Erregerspulen zu einem deutlich kleineren Außendurchmesser des | Generators | . Der Generatorläufer ist direkt mit dem Rotor verbunden und wird von | VENSYS Energy AG | |
| infache Fettschmierung umgesetzt. Daher kann auf eine aufwendige Ölumlaufschmierung und auf ein aufwendiges Dichtsystem des Rotorlagers verzichtet werden. Um die anfallende Verlustwärme des Generators abführen zu können, wird ein zur Außenumgebung hin vollständig gekapseltes aktives Luftkühlsystem mit Luft-Luft- Wärmetauschern eingesetzt. Um die Luft möglichst effektiv an die Aktivteile | des Rotorlagers verzichtet werden. Um die anfallende Verlustwärme des | Generators | abführen zu können, wird ein zur Außenumgebung hin vollständig gekap | VENSYS Energy AG | |
| ühren zu können, wird ein zur Außenumgebung hin vollständig gekapseltes aktives Luftkühlsystem mit Luft-Luft- Wärmetauschern eingesetzt. Um die Luft möglichst effektiv an die Aktivteile des Generators zu führen, wird das Blechpaket des Generators mit radialen Kühlkanälen versehen. Dabei wird die saubere Kühlluft zuerst über die Wickelköpfe des Generators geführt und anschließend durch d | hern eingesetzt. Um die Luft möglichst effektiv an die Aktivteile des | Generators | zu führen, wird das Blechpaket des Generators mit radialen Kühlkanäl | VENSYS Energy AG | |
| n vollständig gekapseltes aktives Luftkühlsystem mit Luft-Luft- Wärmetauschern eingesetzt. Um die Luft möglichst effektiv an die Aktivteile des Generators zu führen, wird das Blechpaket des Generators mit radialen Kühlkanälen versehen. Dabei wird die saubere Kühlluft zuerst über die Wickelköpfe des Generators geführt und anschließend durch den Generatorluftspalt an den Permanentmagneten | v an die Aktivteile des Generators zu führen, wird das Blechpaket des | Generators | mit radialen Kühlkanälen versehen. Dabei wird die saubere Kühlluft z | VENSYS Energy AG | |
| st effektiv an die Aktivteile des Generators zu führen, wird das Blechpaket des Generators mit radialen Kühlkanälen versehen. Dabei wird die saubere Kühlluft zuerst über die Wickelköpfe des Generators geführt und anschließend durch den Generatorluftspalt an den Permanentmagneten vorbei in die radialen Kühlkanäle des Blechpaketes verteilt. Die Permanentmagnete werden somit beidseitig seh | ehen. Dabei wird die saubere Kühlluft zuerst über die Wickelköpfe des | Generators | geführt und anschließend durch den Generatorluftspalt an den Permane | VENSYS Energy AG | |
| dieses Kühlkonzept werden die Permanentmagnete sicher vor Entmagnetisierung durch zu hohe Temperaturen in allen Betriebsbereichen geschützt. In den radialen Kühlkanälen wird die Abwärme des Generators aufgenommen. Die Abluft wird in einem Sammelkanal zusammengeführt und über Luftschläuche den Luft-Luft-Wärmetauschern in der Gondel wieder zugeführt. Damit kann auf Kühlflüssigkeiten verzi | bereichen geschützt. In den radialen Kühlkanälen wird die Abwärme des | Generators | aufgenommen. Die Abluft wird in einem Sammelkanal zusammengeführt un | VENSYS Energy AG | |
| speziell für die Verwendung von Synchrongeneratoren konzipierte VENSYS-Vollumrichter, über den die gesamte Leistung ins Stromnetz geführt wird, ermöglicht eine vollständige Entkopplung des Generators von der Netzseite. Dies erlaubt einen drehzahlvariablen Betrieb, was im Teillastbereich eine verbesserte Energieausbeute zur Folge hat. Zudem wird im Volllastbereich die Anlagenstruktur en | Stromnetz geführt wird, ermöglicht eine vollständige Entkopplung des | Generators | von der Netzseite. Dies erlaubt einen drehzahlvariablen Betrieb, was | VENSYS Energy AG | |
| im ersten großen dänischen Offshore-Windpark Horns Rev, zwei Jahre nach dessen Errichtung, alle 80 Anlagen abgebaut und kostspielig an Land instandgesetzt werden – die Transformatoren und Generatoren waren der Belastung durch das Salzwasser nicht gewachsen. Hier zeigte sich die Branche gereift genug, um derartige Belastungen zu bewältigen: Bis Mitte Dezember desselben Jahres waren all | kostspielig an Land instandgesetzt werden – die Transformatoren und | Generatoren | waren der Belastung durch das Salzwasser nicht gewachsen. Hier zeig | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| inkäufe werden jeweils 24 Stunden im Voraus geplant. Durch Zu- und Abschalten von unterschiedlich schnell regelbaren Kraftwerken und die kurzzeitige Pufferung über die Rotationsenergie der Generatoren und Turbinen erreicht man ein Gleichgewicht. Während bisher nur die Lastschwankungen und mögliche Kraftwerksstörungen auszugleichen waren, wird nun das Ausregeln durch die Schwankungen de | ftwerken und die kurzzeitige Pufferung über die Rotationsenergie der | Generatoren | und Turbinen erreicht man ein Gleichgewicht. Während bisher nur die | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| auf mechanischem Wege, sondern – mittels eines kleinen Generators – anhand elektrischer Größen. Es soll gezeigt werden, wie die Kombination von Windrotor und Generator funktioniert. Viele Generatoren benötigen, verglichen mit dem Rotor einer Windkraftanlage, in Abhängigkeit seiner Polzahl hohe Drehzahlen. Deshalb haben viele Windturbinen Getriebe, die die Drehzahl auf eine für den Gen | wie die Kombination von Windrotor und Generator funktioniert. Viele | Generatoren | benötigen, verglichen mit dem Rotor einer Windkraftanlage, in Abhän | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| rund der stark verteilten Wertschöpfungskette nicht nur den Küstenraum, sondern auch die industriellen Ballungsräume Süd- und Westdeutschlands, wo wichtige Bauteile wie Lager, Getriebe und Generatoren hergestellt werden. Das neue EEG hat dem deutschen Offshore-Markt überraschend erschwerte Rahmenbedingungen auferlegt, da die Degressionsstufen sowohl dem Koalitionsvertrag aus dem Novemb | - und Westdeutschlands, wo wichtige Bauteile wie Lager, Getriebe und | Generatoren | hergestellt werden. Das neue EEG hat dem deutschen Offshore-Markt ü | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| r heutige Durchschnitt bei Neuanlagen bei 2,7 Megawatt. Die größten modernen Anlagen schaffen gar eine Spitzenleistung von 7,5 Megawatt. Höhere Türme, größere Rotordurchmesser und kleinere Generatoren sorgen für mehr Volllaststunden bei gleichzeitig regelmäßiger erreichter Nennleistung. Insbesondere die höheren Türme machen Windenergie für das Binnenland wirtschaftlich attraktiv und ei | on 7,5 Megawatt. Höhere Türme, größere Rotordurchmesser und kleinere | Generatoren | sorgen für mehr Volllaststunden bei gleichzeitig regelmäßiger errei | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| er einen nahezu reibungslosen Energiefluss. Der schonende Lauf weniger beweglicher Komponenten garantiert einen geringen Materialverschleiß. Im Gegensatz zu herkömmlichen schnell laufenden Generatoren unterliegt der ENERCON Ringgenerator kaum mechanischen Abnutzungserscheinungen und ist prädestiniert für besonders starke Beanspruchungen und eine lange Lebenszeit. Der ENERCON Ringgenera | Materialverschleiß. Im Gegensatz zu herkömmlichen schnell laufenden | Generatoren | unterliegt der ENERCON Ringgenerator kaum mechanischen Abnutzungser | ENERCON GmbH | |
| reissprünge bei Rohstoffen (seltenen Erden) zur Herstellung der MagnetKomponenten für die Direktantriebe von Windenergieanlagen und die hohen Gewichte von Direktantrieben mit fremderregten Generatoren zeigen, dass Antriebskonzepte mit kompakten Getriebelösungen zur Übertragung der hohen Lasten weiterhin eine wichtige Konzeption im Rahmen der Weiterentwicklung der Windenergieanlagen dar | anlagen und die hohen Gewichte von Direktantrieben mit fremderregten | Generatoren | zeigen, dass Antriebskonzepte mit kompakten Getriebelösungen zur Üb | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| nicht plan- oder vorhersehbar. Da das Windangebot an Onshore-Standorten deutlich geringer ist und größeren Schwankungen unterliegt, werden auf dem Land mit bis zu 3,5 MW deutlich kleinere Generatoren eingesetzt. Mit den heute möglichen Blattlängen können diese Anlagen gerade erst in Richtung einer größeren Vollaststunden-Ausbeute entwickelt werden. Durch den Einsatz von Generatoren im | unterliegt, werden auf dem Land mit bis zu 3,5 MW deutlich kleinere | Generatoren | eingesetzt. Mit den heute möglichen Blattlängen können diese Anlage | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| ere Generatoren eingesetzt. Mit den heute möglichen Blattlängen können diese Anlagen gerade erst in Richtung einer größeren Vollaststunden-Ausbeute entwickelt werden. Durch den Einsatz von Generatoren im Leistungsbereich von 2,5 bis 3,5 MW mit größeren Blattlängen und auf höheren Türmen als bisher sollen in Zukunft Mittel- und Schwachwindstandorte zu einer größeren Energieausbeute entw | ren Vollaststunden-Ausbeute entwickelt werden. Durch den Einsatz von | Generatoren | im Leistungsbereich von 2,5 bis 3,5 MW mit größeren Blattlängen und | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| nnovative und damit risikobehaftete Anlagen einsetzen; komplett neue Anlagentechnik lässt sich nicht so einfach verkaufen. Die Entwicklung geht zu Hybrid-Anlagen mit mittelschnelllaufenden Generatoren . Vorteile biete diese Technologie durch ihre geringere Komplexität, weniger Lagerteile, weniger Verzahnungsteile bei dennoch hohen Wirkungsgraden. Mittelschnelle Antriebe dagegen werden t | n. Die Entwicklung geht zu Hybrid-Anlagen mit mittelschnelllaufenden | Generatoren | . Vorteile biete diese Technologie durch ihre geringere Komplexität, | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| die elektrische Anlage des Prüfstandes ein. Mit dieser Konfiguration ist der Getriebetest unabhängig von den Anlagenherstellern möglich. Prinzipiell ist dieser Aufbau auch für den Test von Generatoren unterschiedlicher Hersteller verwendbar, wenn für den zu prüfenden Generator ein passendes Getriebe zur Verfügung gestellt wird. Der Test von Generatoren ist generell nicht so stark abhän | tellern möglich. Prinzipiell ist dieser Aufbau auch für den Test von | Generatoren | unterschiedlicher Hersteller verwendbar, wenn für den zu prüfenden | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| ieser Aufbau auch für den Test von Generatoren unterschiedlicher Hersteller verwendbar, wenn für den zu prüfenden Generator ein passendes Getriebe zur Verfügung gestellt wird. Der Test von Generatoren ist generell nicht so stark abhängig von den Querbelastungen auf der Antriebswelle, da diese Belastungen durch das davor liegende Getriebe aufgenommen werden. Der Test von Generatoren ohn | tor ein passendes Getriebe zur Verfügung gestellt wird. Der Test von | Generatoren | ist generell nicht so stark abhängig von den Querbelastungen auf de | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| von Generatoren ist generell nicht so stark abhängig von den Querbelastungen auf der Antriebswelle, da diese Belastungen durch das davor liegende Getriebe aufgenommen werden. Der Test von Generatoren ohne komplette Windkraftgondel wird eher auf stationären Prüfständen der Hersteller durchgeführt. 3.4 Hauptantrieb Der Hauptantriebsmotor des Prüfstandes ist verantwortlich für die Aufbri | n durch das davor liegende Getriebe aufgenommen werden. Der Test von | Generatoren | ohne komplette Windkraftgondel wird eher auf stationären Prüfstände | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| rbeiten. Ich sehe ganz besonders für die Windkraft noch großes Entwicklungspotenzial. Die neuen Fünf-Megawatt-Anlagen, die für den Offshore-Einsatz entwickelt wurden, sind sehr ausgereifte Generatoren , die Wind höchst effizient in elektrische Energie umwandeln können. Im Jahr 2000 haben wir erstmals Windkraftanlagen für verschiedene Hersteller transportiert, seither erleben wir den Boo | ie für den Offshore-Einsatz entwickelt wurden, sind sehr ausgereifte | Generatoren | , die Wind höchst effizient in elektrische Energie umwandeln können. | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| leiter leiten Strom praktisch ohne elektrischen Widerstand, also verlustfrei. Damit wird Supraleitertechnologie zur Schlüsseltechnologie für die nachhaltige Energieerzeugung. Supraleitende Generatoren sind effizienter und gleichzeitig viel leichter und kompakter als kupferbasierte Generatoren. Gewicht und Größe der Generatoren spielen gerade bei der Erzeugung der Offshore Windenergie e | üsseltechnologie für die nachhaltige Energieerzeugung. Supraleitende | Generatoren | sind effizienter und gleichzeitig viel leichter und kompakter als k | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| aleitertechnologie zur Schlüsseltechnologie für die nachhaltige Energieerzeugung. Supraleitende Generatoren sind effizienter und gleichzeitig viel leichter und kompakter als kupferbasierte Generatoren . Gewicht und Größe der Generatoren spielen gerade bei der Erzeugung der Offshore Windenergie eine entscheidende Rolle. Hier bieten Supraleiter entscheidende Wettbewerbsvorteile. Darüber h | nter und gleichzeitig viel leichter und kompakter als kupferbasierte | Generatoren | . Gewicht und Größe der Generatoren spielen gerade bei der Erzeugung | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| hnologie für die nachhaltige Energieerzeugung. Supraleitende Generatoren sind effizienter und gleichzeitig viel leichter und kompakter als kupferbasierte Generatoren. Gewicht und Größe der Generatoren spielen gerade bei der Erzeugung der Offshore Windenergie eine entscheidende Rolle. Hier bieten Supraleiter entscheidende Wettbewerbsvorteile. Darüber hinaus bieten Supraleiter die Möglic | und kompakter als kupferbasierte Generatoren. Gewicht und Größe der | Generatoren | spielen gerade bei der Erzeugung der Offshore Windenergie eine ents | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| nologiepartnern – Generatoren für Wind- und Wasserkraft. Bei der Wasserkraft liegt unser Schwerpunkt auf der Erneuerung und Leistungssteigerung von Laufwasserkraftwerken mit supraleitenden Generatoren . Im Bereich Windkraft entwickeln wir die supraleitenden Komponenten für eine 8-10 MW-Offshore-Windenergieanlage. In beiden Bereichen arbeiten wir mit dem international namenhaften Generat | und Leistungssteigerung von Laufwasserkraftwerken mit supraleitenden | Generatoren | . Im Bereich Windkraft entwickeln wir die supraleitenden Komponenten | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| nforderungen zu erfüllen. 11. Welche Auswirkungen hat die Supraleitertechnologie für die Erzeugung erneuerbarer Energien? Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Supraleitern, können Generatoren für Wind- und Wasserkraft wesentlich kleiner und leichter gebaut werden. Ein konventioneller 6 MW-Windkraftgenerator hat einen Generatordurchmesser von 9 m und wiegt 450 t. Ein supraleite | ? Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Supraleitern, können | Generatoren | für Wind- und Wasserkraft wesentlich kleiner und leichter gebaut we | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| dkraft auf Dauer ohne staatliche Subventionen wirtschaftlich. Auch die Aufrüstung von Wasserkraftwerken – insbesondere von denkmalgeschützten Laufwasserkraftwerken – ist mit supraleitenden Generatoren wesentlich einfacher und führt zu deutlichen Leistungssteigerungen. Herausgeber Deutsches CleanTech Institut GmbH Adenauerallee 134 D-53113 Bonn Fon +49 (0) 228 - 92654 - 0 Fax +49 (0) 22 | on denkmalgeschützten Laufwasserkraftwerken – ist mit supraleitenden | Generatoren | wesentlich einfacher und führt zu deutlichen Leistungssteigerungen. | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| or entsprechend groß im Durchmesser dimensioniert werden. Hier liegt die Schwierigkeit, einen passenden Generator zu finden – Hersteller dieser Bauart verwenden eigens hierfür konstruierte Generatoren mit sehr großen Durchmessern (die Enercon 4,5 MW-Maschine hat einen Generator-ø von ca. 11 m!). Bild: Enercon 3 Bauelemente 3.1 Fundament Das Fundament trägt das gesamte Gewicht der Wind | den – Hersteller dieser Bauart verwenden eigens hierfür konstruierte | Generatoren | mit sehr großen Durchmessern (die Enercon 4,5 MW-Maschine hat einen | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| tordrehzahl der Windenergieanlage in ein elektrisches Drehfeld mit konstanter Frequenz umgewandelt werden. Dies ermöglichen üblicherweise Frequenzumrichter im Ständer- oder Läuferkreis der Generatoren . Ein neues Getriebekonzept, das ohne Umrichter auskommt, steht im Jahr 2008 vor der Einführung in die Serienproduktion. Zwischen Hauptgetriebe und einem Synchrongenerator wird ein Aggrega | hen üblicherweise Frequenzumrichter im Ständer- oder Läuferkreis der | Generatoren | . Ein neues Getriebekonzept, das ohne Umrichter auskommt, steht im J | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| lung-Generator) gebaut. Nur wenige Anbieter (darunter als der größte und erfolgreichste Enercon/Aurich) verfolgen weiterhin das kompakte Konzept ohne Getriebe mit großen, langsam laufenden Generatoren . • Bei den Anlagen oberhalb von 600 kW allgemein hat sich der Dreiblattrotor durch-gesetzt, während die Klassen darunter als Spielwiese für alle Arten von Rotoren genutzt werden. 2-Blat | hin das kompakte Konzept ohne Getriebe mit großen, langsam laufenden | Generatoren | . • Bei den Anlagen oberhalb von 600 kW allgemein hat sich der Dre | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| rre Rotorblätter) ist und feste Drehzahlen aufweist, hat sich in der MW-Klasse die Leistungsregelung per Blattverstellung (pitch) in Kombination mit variabler Drehzahl durchgesetzt. • Die Generatoren in der MW-Klasse sind überwiegend als doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren ausgeführt und luftgekühlt. Bei Anlagen bis zur MW-Klasse kommen häufig auch polumschaltbare Asynchrongenerator | g (pitch) in Kombination mit variabler Drehzahl durchgesetzt. • Die | Generatoren | in der MW-Klasse sind überwiegend als doppeltgespeiste Asynchrongen | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| .........................................................23 5.2.3 Rotorblätter......................................................................................................24 5.2.4 Generatoren ....................................................................................................25 5.2.5 Getriebe ..................................................................... | ............................................................24 5.2.4 | Generatoren | ................................................................... | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| chneiden eines Aluminium-Rotorblattes für eine Savonius-Windkraftanlage. Abb. 17: Fertigung eines Savonius-Rotorblattes aus Aluminium im privaten Eigenbau (Quelle: Herr-Home, 2010). 5.2.4 Generatoren Generatoren wandeln die vom Wind erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie um (Gasch & Twele, 2007). Unterscheiden kann man in Synchron- und Asynchrongeneratoren. Wobei mehr als 99 | aus Aluminium im privaten Eigenbau (Quelle: Herr-Home, 2010). 5.2.4 | Generatoren | Generatoren wandeln die vom Wind erzeugte Bewegungsenergie in elekt | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| es Aluminium-Rotorblattes für eine Savonius-Windkraftanlage. Abb. 17: Fertigung eines Savonius-Rotorblattes aus Aluminium im privaten Eigenbau (Quelle: Herr-Home, 2010). 5.2.4 Generatoren Generatoren wandeln die vom Wind erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie um (Gasch & Twele, 2007). Unterscheiden kann man in Synchron- und Asynchrongeneratoren. Wobei mehr als 99 Prozent der | um im privaten Eigenbau (Quelle: Herr-Home, 2010). 5.2.4 Generatoren | Generatoren | wandeln die vom Wind erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energ | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| h & Twele, 2007). Unterscheiden kann man in Synchron- und Asynchrongeneratoren. Wobei mehr als 99 Prozent der elektrischen Energieerzeugung (Wasser-, Kohle-, Kernkraftwerke) mit synchronen Generatoren erfolgt. Generell bestehen Generatoren aus zwei Hauptkomponenten: einem Stator aus Spulen und dünnen Stahlblechen, in dem ein magnetisches Feld erzeugt wird und aus einem Rotor auf einer | en Energieerzeugung (Wasser-, Kohle-, Kernkraftwerke) mit synchronen | Generatoren | erfolgt. Generell bestehen Generatoren aus zwei Hauptkomponenten: e | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| n in Synchron- und Asynchrongeneratoren. Wobei mehr als 99 Prozent der elektrischen Energieerzeugung (Wasser-, Kohle-, Kernkraftwerke) mit synchronen Generatoren erfolgt. Generell bestehen Generatoren aus zwei Hauptkomponenten: einem Stator aus Spulen und dünnen Stahlblechen, in dem ein magnetisches Feld erzeugt wird und aus einem Rotor auf einer drehbaren Welle. Der am meisten in der | ernkraftwerke) mit synchronen Generatoren erfolgt. Generell bestehen | Generatoren | aus zwei Hauptkomponenten: einem Stator aus Spulen und dünnen Stahl | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| belose, auf der anderen Seite sind sie aber insgesamt deutlich leichter und kleiner. Die Rotorblätter drehen ab einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s an und ab etwa 12 – 15 m/s erreichen die Generatoren die Nennleistung, die sie dann auch bei höheren Windgeschwindigkeiten konstant beibehalten. Heutige Anlagen können dank leistungsfähiger Regeltechnik auch bei Windgeschwindigkeiten oberha | ndgeschwindigkeit von 3 m/s an und ab etwa 12 – 15 m/s erreichen die | Generatoren | die Nennleistung, die sie dann auch bei höheren Windgeschwindigkeit | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| ie je nach Windgeschwindigkeit leichtere oder schwergängigere Rotation erlauben, wodurch z. B. selbst bei niedrigen Windgeschwindigkeiten hohe Umdrehungszahlen möglich werden. Getriebelose Generatoren nutzen zur Erzeugung des für den Direktantrieb erforderlichen Magnetfeldes starke Permanentmagnete oder Elektromagnete, beispielsweise aus Kupfer. Sie sind leichter und wartungsärmer, jed | geschwindigkeiten hohe Umdrehungszahlen möglich werden. Getriebelose | Generatoren | nutzen zur Erzeugung des für den Direktantrieb erforderlichen Magne | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| okal geltenden Anschlussvoraussetzungen richten sich nach den technischen Anschlussbedingungen des örtlichen Netzbetreibers und der Richtlinie VDE-AR N 4105 zur Verbindung von elektrischen Generatoren mit Niederspannungsnetzen. Spezielle Zähleinrichtungen erfassen die Menge selbst erzeugten sowie ins Netz eingespeisten Stroms. Der Einspeisezähler der Kleinwindkraftanlage kann entweder | ers und der Richtlinie VDE-AR N 4105 zur Verbindung von elektrischen | Generatoren | mit Niederspannungsnetzen. Spezielle Zähleinrichtungen erfassen die | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| ütestufen (G) als Grenzwerte vorgeschlagen, die der zulässigen Schwerpunktsgeschwindigkeit des Rotors in mm/s entsprechen. Ausgewählte Gü- ten sind etwa G 1,0 für Plattenspieler, G 2,5 für Generatoren und Gasturbinen sowie G 40 für PKW-Räder. Dies ist so nicht auf WEA übertragbar, denn gemäß [1-3] gilt für jeden WEA-Typ nur sein individueller, in der Auslegung definierter Hersteller-MU | n. Ausgewählte Gü- ten sind etwa G 1,0 für Plattenspieler, G 2,5 für | Generatoren | und Gasturbinen sowie G 40 für PKW-Räder. Dies ist so nicht auf WEA | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| wodurch Lager und Getriebe geschont werden.“ Eine klassische Frage in der Metallbranche stellen die breit diskutierten Seltenerdmetalle dar, die für Permanentmagneten in Elektromotoren und Generatoren eine wichtige Rolle spielen. Diese Permanentmagneten bestehen meist aus Neodym-Eisen-Bor-Materialien, die häufig mit den schweren Seltenerdmetallen Terbium und Dysprosium ergänzt werden. | eltenerdmetalle dar, die für Permanentmagneten in Elektromotoren und | Generatoren | eine wichtige Rolle spielen. Diese Permanentmagneten bestehen meist | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| icklungspartnerschaft führt. Die ersten Produkte sind Wirbelstromgeneratoren, die auf das Rotorblatt geklebt werden und bei gleichem Wind bis zu 5 % mehr Stromausbeute erzielen. Bei diesen Generatoren handelt es sich um etwa zehn Zentimeter große Spritzgießteile, die bei 3M hergestellt werden. In mehreren Forschungsprojekten werden Maßnahmen zur passiven Anpassung von Rotorblättern an | bei gleichem Wind bis zu 5 % mehr Stromausbeute erzielen. Bei diesen | Generatoren | handelt es sich um etwa zehn Zentimeter große Spritzgießteile, die | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| n Metallbestandteile auf die Größenordnung von Nanometern verkleinert und zu Kompositen „verbacken“ werden. Nach der Nutzungsdauer einer WEA von gut zwei Jahrzehnten wären die Magneten aus Generatoren der WEA direkt wiederverwendbar, würde sich nicht die Anlagentechnik verändern. Eine Standardisierung könnte hier weiterhelfen, sie müsste allerdings Jahrzehnte überdauern. Siemens arbeit | zungsdauer einer WEA von gut zwei Jahrzehnten wären die Magneten aus | Generatoren | der WEA direkt wiederverwendbar, würde sich nicht die Anlagentechni | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| s Recycling angenommen. Es ist aber erforderlich, Konzepte zu entwickeln, wie ein Rückbau kosteneffizient und sinnvoll gestaltet werden kann. Im Hinblick auf die zukünftige Entwicklung von Generatoren sollte die Substitution Seltener Erden im Vordergrund stehen. Bei den aktuellen Marktpreisen lohnt sich allerdings nach wie vor der Einsatz permanenterregter Generatoren mit Magneten, die | estaltet werden kann. Im Hinblick auf die zukünftige Entwicklung von | Generatoren | sollte die Substitution Seltener Erden im Vordergrund stehen. Bei d | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ge Entwicklung von Generatoren sollte die Substitution Seltener Erden im Vordergrund stehen. Bei den aktuellen Marktpreisen lohnt sich allerdings nach wie vor der Einsatz permanenterregter Generatoren mit Magneten, die Neodym als Seltenerdmetall einsetzen. Mittelfristig ist ein Recycling des zukünftig anfallenden Elektroschrotts aus Gondeln dringend erforderlich, um die nach wie vor be | sen lohnt sich allerdings nach wie vor der Einsatz permanenterregter | Generatoren | mit Magneten, die Neodym als Seltenerdmetall einsetzen. Mittelfrist | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH |
Notes:
1 Where to start a query
2Smart Searcht breaks the user's input into individual words and then matches those words in any position and in any order in the table (rather than simple doing a simple string compare)
3Regular Expressions can be used to initialize advanced searches. In the regular expression search you can enter regular expression with various wildcards such as:
- Start of the line ^
- Any character .
- Any character in the range between characters N and P [M-P]
- End of the line 33/li>
- Also you can use operators:
- Character/strings that repeats 0 or more times - operator *
- Character/strings that repeats 1 or more times - operator +
- Character that may but does not need to appear in the sequence - operator ?