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| einzeln steuerbar. Das Blatt kann um seine Längsachse verstellt werden. Bei Sturm werden die Blätter so eingestellt, dass der Wind wirkungslos daran vorbei weht, indem die Vorderkante des Rotorblattes in die Anströmung gedreht wird. 1 Wärmetauscher 2 Schaltschrank 2 3 Schaltschrank 1 4 Hydraulikaggregat 5 Getriebe 6 Rotorwelle 7 Rotorlager 8 Azimutantrieb 9 Getriebeölkühler 10 Rotorbre | s der Wind wirkungslos daran vorbei weht, indem die Vorderkante des | Rotorblattes | in die Anströmung gedreht wird. 1 Wärmetauscher 2 Schaltschrank 2 3 | Landratsamt Schweinfurt | |
| rnisfeuer und die gleichzeitige Gondelbefeuerung eine Leuchtstärke von jeweils 10 cd im horizontalen Strahlbereich (-10° bis +10° auf der Breitseite, -60° bis +60° auf der Schmalseite des Rotorblattes ). In der „Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen“ ist es unter Punkt 16 aufgeführt und in Anhang 2 spezifiziert. Wie aus Recherchen bekannt wurde, i | bis +10° auf der Breitseite, -60° bis +60° auf der Schmalseite des | Rotorblattes | ). In der „Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von L | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| unterkritischen ReBereich der Reynoldszahlen < 0,6 • 106 und hat damit einem hohen Strömungswiderstand. Gleitzahl E Bei der aerodynamischen Gestaltung wirken an dem Tragflügelprofil des Rotorblattes in Richtung der Anströmung eine Widerstandskraft W und eine Komponente senkrecht zur Anströmung, die Auftriebskraft A. Das Zusammenwirken von Auftrieb zu Widerstand wird durch die Gleitza | i der aerodynamischen Gestaltung wirken an dem Tragflügelprofil des | Rotorblattes | in Richtung der Anströmung eine Widerstandskraft W und eine Kompone | DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006 | |
| r den Widerstandsbeiwert cw die Abhängigkeit von der Reynoldszahl Re zu berücksichtigen. Im unterkritischenRe-Bereich, d.h. für ReZahlen < 0,6 • 106 ergeben sich bei guter Aerodynamik des Rotorblattes Gleitzahlen E zwischen 30 und 80. Im überkritischen Reynoldsbereich, d.h. für Re-Zahlen > 0,6 • 106 sinkt der Widerstandsbeiwert cw. Damit verbessert sich die Gleitzahl E deutlich, die We | .h. für ReZahlen < 0,6 • 106 ergeben sich bei guter Aerodynamik des | Rotorblattes | Gleitzahlen E zwischen 30 und 80. Im überkritischen Reynoldsbereich | DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006 | |
| tand, wurden Modelle für die aerodynamische Optimierung erstellt. Insgesamt wurden sieben Profile für Windkanaluntersuchungen gebaut. Parallel wurde ein numerisches 3D-Modell des gesamten Rotorblattes erstellt. Die ersten Windkanalmessungen zeigten sehr gute Werte, was eine Grund-Modifikation der Profilgeometrie unnötig machte. Es wurde daher beschlossen, mittels aerodynamischer Hilfsm | ungen gebaut. Parallel wurde ein numerisches 3D-Modell des gesamten | Rotorblattes | erstellt. Die ersten Windkanalmessungen zeigten sehr gute Werte, wa | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| blattaußenbereich wiederum bietet das größte Potenzial für eine akustische Optimierung. Zur besseren Determination der Auswirkungen von aerodynamischen Hilfsmitteln in den äußeren 2/3 des Rotorblattes werden hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation des Rotorblattes als Ganzes – mit speziellem Fokus auf den Rotorblattinnenbereich (z.B. Spoiler oder Grenzschichtzäune) | uswirkungen von aerodynamischen Hilfsmitteln in den äußeren 2/3 des | Rotorblattes | werden hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| g. Zur besseren Determination der Auswirkungen von aerodynamischen Hilfsmitteln in den äußeren 2/3 des Rotorblattes werden hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation des Rotorblattes als Ganzes – mit speziellem Fokus auf den Rotorblattinnenbereich (z.B. Spoiler oder Grenzschichtzäune) – werden erneut CFD-Simulationen notwendig sein, da hier die Windkanalmessungen nich | en hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation des | Rotorblattes | als Ganzes – mit speziellem Fokus auf den Rotorblattinnenbereich (z | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| rmessung ................................................................................................................16 Arbeitspaket 1a – Vermessung des Ist-Zustandes des ausgewählten Rotorblattes ..................16 Geometrische Vermessung der fünf Profilschnitte und Modellbau .................................................17 Vermessung des aerodynamischen Ist-Zustandes im Wind | .16 Arbeitspaket 1a – Vermessung des Ist-Zustandes des ausgewählten | Rotorblattes | ..................16 Geometrische Vermessung der fünf Profilschnitt | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ZSCHICHTZÄUNEN 79 ABBILDUNG 52: DRUCK- UND STRÖMUNGSVERHÄLTNISSE AUF DER SAUGSEITE BEI EINSATZ VON GURNEY-FLAPS UND GRENZSCHICHTZÄUNEN 80 ABBILDUNG 53: ENTZERRTE ANSICHT DES MODIFIZIERTEN ROTORBLATTES 80 ABBILDUNG 54: MESSERGEBNISSE DER PROFILPOLAREN DES ORIGINALBLATTES AN S1 80 ABBILDUNG 55: DEFINITION DER PROFILPOLAREN DES ORIGINALBLATTES AN S1 IN DER SIMULATIONSUMGEBUNG 81 ABBILDUNG | ZSCHICHTZÄUNEN 80 ABBILDUNG 53: ENTZERRTE ANSICHT DES MODIFIZIERTEN | ROTORBLATTES | 80 ABBILDUNG 54: MESSERGEBNISSE DER PROFILPOLAREN DES ORIGINALBLATT | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| en sowohl Windkanalmodelle von fünf Profilschnitten als auch dreidimensionale Computermodelle erstellt. Im Folgenden wurde durch Windkanalmessungen und CFD-Simulationen der IstZustand des Rotorblattes mit seinen Leistungswerten vermessen. Anschließend wurde in einer Kombination aus Windkanalmessungen und CFD-Simulationen Modifikationsmaßnahmen entwickelt. Erste Tests im Windkanal und i | de durch Windkanalmessungen und CFD-Simulationen der IstZustand des | Rotorblattes | mit seinen Leistungswerten vermessen. Anschließend wurde in einer K | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| t aufgestellten Windenergieanlagen nachträglich verbessern lassen und wenn ja, in welcher Form dies geschehen kann. Es soll mit ökonomisch sinnvollem Aufwand ein verbessertes Profil eines Rotorblattes erarbeitet werden, das höhere Erträge ermöglicht. Bei Erfolg dieser innovativen Vorgehensweise ist eine große Nachfrage nach den Projektergebnissen zu erwarten. Das Projekt nimmt demnach | oll mit ökonomisch sinnvollem Aufwand ein verbessertes Profil eines | Rotorblattes | erarbeitet werden, das höhere Erträge ermöglicht. Bei Erfolg dieser | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nicht in Frage kommen. Die Strömungssimulation zeigt, dass durch eine Verbesserung der Umströmung an der Rotorblattwurzel und die daraus resultierende Wirkung auf die Strömung am Rest des Rotorblattes Leistungssteigerungen im Bereich von über 10% möglich sind. Da es sich dabei nur um theoretische Simulationen handelt, wird weiterhin davon ausgegangen, dass durch die im Projekt angestre | l und die daraus resultierende Wirkung auf die Strömung am Rest des | Rotorblattes | Leistungssteigerungen im Bereich von über 10% möglich sind. Da es s | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| zur Erfassung der Geometriedaten mittels eines eigens konstruierten Lasermesssystems. - Herstellung von Windkanalmodellen und aerodynamische Vermessung des Ist-Zustandes eines gebrauchten Rotorblattes im Windkanal der Deutschen WindGuard Engineering GmbH in Bremerhaven - Akustische Vermessung der Modelle im Windkanal in Bremerhaven zur Aufnahme des IstZustandes. - Fertigung spezieller | n und aerodynamische Vermessung des Ist-Zustandes eines gebrauchten | Rotorblattes | im Windkanal der Deutschen WindGuard Engineering GmbH in Bremerhave | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ungen anfertigen zu lassen. Der Modellmaßstab beträgt ca. 1: 3,8 an der dicksten Stelle des Blattes und 1:1 im äußeren Bereich. Die Rotorblattwurzel selbst, also der zylindrische Teil des Rotorblattes , wurde nicht als Modell nachgebildet. Die Modelle sollten im Großwindkanal der Deutschen WindGuard Engineering vermessen werden, um so den Ist-Zustand in Bezug auf die aerodynamischen Eig | ereich. Die Rotorblattwurzel selbst, also der zylindrische Teil des | Rotorblattes | , wurde nicht als Modell nachgebildet. Die Modelle sollten im Großwi | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ls Modell nachgebildet. Die Modelle sollten im Großwindkanal der Deutschen WindGuard Engineering vermessen werden, um so den Ist-Zustand in Bezug auf die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes aufzunehmen. Dieses Vorgehen war notwendig, da die Hersteller der Rotorblätter die Konstruktionsdaten der Blätter nicht offen legen. Zusätzlich zur Vermessung der Profile im Windkanal in | den Ist-Zustand in Bezug auf die aerodynamischen Eigenschaften des | Rotorblattes | aufzunehmen. Dieses Vorgehen war notwendig, da die Hersteller der R | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Reynolds-Zahlen vermessen, um die angewandte Methode und das Korrekturverfahren für die Maßstabsveränderung zu validieren. Arbeitspaket 1a – Vermessung des Ist-Zustandes des ausgewählten Rotorblattes Wie weiter oben beschrieben wurde zunächst ein gängiges Blatt für die Vermessung ausgesucht. Ausgewählt wurde das Modell 37.3p der Firma LM (s. Abbildung 15). Diese Modell ist beispielswe | en. Arbeitspaket 1a – Vermessung des Ist-Zustandes des ausgewählten | Rotorblattes | Wie weiter oben beschrieben wurde zunächst ein gängiges Blatt für d | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ar, war das Verfahren sehr zeitaufwendig. Dies wurde im Original-Zeitplan nicht berücksichtigt. Hierdurch kam es zu einigen Verzögerungen im Projektablauf. Die geometrische Vermessung des Rotorblattes wurde somit aber möglich. Ursprünglich war im Projekt auch vorgesehen, die Strukturdaten des Rotorblattes mit in die Untersuchungen einfließen zu lassen. Es wurde damals auch als Möglichk | gen Verzögerungen im Projektablauf. Die geometrische Vermessung des | Rotorblattes | wurde somit aber möglich. Ursprünglich war im Projekt auch vorgeseh | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| kam es zu einigen Verzögerungen im Projektablauf. Die geometrische Vermessung des Rotorblattes wurde somit aber möglich. Ursprünglich war im Projekt auch vorgesehen, die Strukturdaten des Rotorblattes mit in die Untersuchungen einfließen zu lassen. Es wurde damals auch als Möglichkeit angesehen, Strukturdaten des Rotorblattes über bestimmte Projektpartner von den Herstellern zu erhalte | Ursprünglich war im Projekt auch vorgesehen, die Strukturdaten des | Rotorblattes | mit in die Untersuchungen einfließen zu lassen. Es wurde damals auc | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nglich war im Projekt auch vorgesehen, die Strukturdaten des Rotorblattes mit in die Untersuchungen einfließen zu lassen. Es wurde damals auch als Möglichkeit angesehen, Strukturdaten des Rotorblattes über bestimmte Projektpartner von den Herstellern zu erhalten. Dies hat sich leider nicht bestätigt. Die strukturellen Daten sind somit derzeit noch nicht vorhanden. Dies ist allerdings a | . Es wurde damals auch als Möglichkeit angesehen, Strukturdaten des | Rotorblattes | über bestimmte Projektpartner von den Herstellern zu erhalten. Dies | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| erdings auch nicht unbedingt notwendig – wie andere Projekte zur Leistungsoptimierung an Rotorblättern gezeigt haben – so lange nachgewiesen werden kann, dass die Lasten des modifizierten Rotorblattes bei Nennleistung unter den im Typenzertifikat festgelegten Grenzlasten bleiben. Gegebenenfalls ist dafür in der zweiten Projektphase noch eine Schwingungsanalyse des Rotorblattes notwendi | o lange nachgewiesen werden kann, dass die Lasten des modifizierten | Rotorblattes | bei Nennleistung unter den im Typenzertifikat festgelegten Grenzlas | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| izierten Rotorblattes bei Nennleistung unter den im Typenzertifikat festgelegten Grenzlasten bleiben. Gegebenenfalls ist dafür in der zweiten Projektphase noch eine Schwingungsanalyse des Rotorblattes notwendig. Für die geometrische Vermessung wurde zunächst ein Koordinaten-Referenzsystem in Form eines Rechtecks (2m x 38m) auf dem Hallenboden festgelegt. Dieses Koordinatensystem wurde | dafür in der zweiten Projektphase noch eine Schwingungsanalyse des | Rotorblattes | notwendig. Für die geometrische Vermessung wurde zunächst ein Koord | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Die gewonnenen Messdaten aus den zwei Messlasern und damit von zwei Ebenen pro Schnitt erlaubten allerdings die Rückrechnung auf eine 2D-Geometrie, die sich senkrecht zur Skeletlinie des Rotorblattes befindet. Dafür mussten die gemessenen Koordinaten bereinigt, geglättet, in Horizontalstellung gebracht und normiert werden. Hierzu wurden die Programme Excel, Matlab, XFoil3 und JavaFoil | hnung auf eine 2D-Geometrie, die sich senkrecht zur Skeletlinie des | Rotorblattes | befindet. Dafür mussten die gemessenen Koordinaten bereinigt, geglä | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| e Rauhigkeitseffekte zu simulieren, und die Schnitte erneut vermessen. Dies wurde insbesondere vor dem Hintergrund getan, dass es sich um die Erfassung des Ist-Zustandes eines gebrauchten Rotorblattes handelt. Entsprechend ist mit Verschmutzungen zu rechnen. Einige Add-Ons waren so auf dem Original-Rotorblatt montiert, dass sie in keinem der fünf Schnitte erfasst wurden (Vgl. Abbildung | , dass es sich um die Erfassung des Ist-Zustandes eines gebrauchten | Rotorblattes | handelt. Entsprechend ist mit Verschmutzungen zu rechnen. Einige Ad | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| (Schnitt 5) zeigen Auszüge aus den hochaufgelösten Profilpolaren für jeden Rotorblattschnitt. Abbildung 26 und Abbildung 27 zeigen die gemessenen 360° Polaren aller Schnitte des Original- Rotorblattes . Die 360° Polaren wurden bei einer Reynoldszahl von 1Mio vermessen, da die im Windkanal auftretenden Lasten andernfalls zu hoch gewesen wären. Im Gegensatz zu den hochaufgelösten Polaren, | g 27 zeigen die gemessenen 360° Polaren aller Schnitte des Original- | Rotorblattes | . Die 360° Polaren wurden bei einer Reynoldszahl von 1Mio vermessen, | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nergieanlage. Sie äußern sich durch sich ändernde Anströmwinkel α (siehe Abbildung 29). Diese dynamischen Winkeländerungen wirken sich sowohl auf die absoluten Werte der Profilpolaren des Rotorblattes , als auch auf den Strömungsabriss, den sogenannten „Stall“, aus. Diese dynamischen Polaren wurden im Windkanal der Universität Oldenburg am rotierenden Profil vermessen. Die Modelle wurde | en wirken sich sowohl auf die absoluten Werte der Profilpolaren des | Rotorblattes | , als auch auf den Strömungsabriss, den sogenannten „Stall“, aus. Di | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| otierenden Profil vermessen. Die Modelle wurden dabei mit definierten Winkelgeschwindigkeiten gedreht und so die sich ändernden Anströmwinkel simuliert. Um das Dynamic Stall Verhalten des Rotorblattes repräsentativ auszuwerten, wurden zwei der fünf Profile im Windkanal vermessen. Ziel war es, die dynamischen Auftriebsbeiwerte dieser zwei Profilschnitte zu bestimmen. Als Schnitte wurden | dernden Anströmwinkel simuliert. Um das Dynamic Stall Verhalten des | Rotorblattes | repräsentativ auszuwerten, wurden zwei der fünf Profile im Windkana | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| 7 an so können zunächst die Rotationsfrequenz der Windenergieanlage ωA berechnet werden, wobei R der Rotordurchmesser ist. Mit diesem ωA kann die Rotationsgeschwindigkeit in der Mitte des Rotorblattes bestimmt werden. Damit ergibt sich für die resultierende Geschwindigkeit ures als Funktion der Anströmgeschwindigkeit u1 zu. Der Winkel α ergibt sich damit als Funktion der Anströmgeschwi | t. Mit diesem ωA kann die Rotationsgeschwindigkeit in der Mitte des | Rotorblattes | bestimmt werden. Damit ergibt sich für die resultierende Geschwindi | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| en sich damit Fluktuationen im Winkel α und damit auch im Anströmwinkel, welche wiederum mit einer Frequenz ωα ausgedrückt werden können. Mit einer Sehnenlänge von c = 2m in der Mitte des Rotorblattes , ωA sowie der jeweiligen resultierenden Anströmgeschwindigkeit am Blatt können die reduzierten Frequenzen analog berechnet werden. Mit den betrachteten Werten für u1 und den jeweiligen Fl | kt werden können. Mit einer Sehnenlänge von c = 2m in der Mitte des | Rotorblattes | , ωA sowie der jeweiligen resultierenden Anströmgeschwindigkeit am B | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| tschallquelle identifiziert werden. Abbildung 3: Hauptschallquellen am Profil, sichtbar gemacht durch Mikrofon-Array Bei der Analyse hat sich gezeigt, dass vor allem die Hinterkanten des Rotorblattes verantwortlich für erhöhte akustische Emissionen sind. Um den von der Hinterkante verursachten Lärm weiter zu analysieren und die unterschiedlichen Profile miteinander zu vergleichen, wur | i der Analyse hat sich gezeigt, dass vor allem die Hinterkanten des | Rotorblattes | verantwortlich für erhöhte akustische Emissionen sind. Um den von d | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ade im Hinblick auf die öffentliche Akzeptanz der Windenergie wichtige Aspekt allerdings unbedingt Berücksichtigung finden. Optimierungspotenzial wird hier speziell im äußeren Drittel des Rotorblattes gesehen. Die Messungen in Windkanal zeigten, dass es möglich ist die vorhandene Messtechnik für relative Messungen zu benutzen, um Rotorblattprofile und -modifikationen zu vergleichen. De | en. Optimierungspotenzial wird hier speziell im äußeren Drittel des | Rotorblattes | gesehen. Die Messungen in Windkanal zeigten, dass es möglich ist di | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| reich. Optimierte Rotorblätter führen dazu, dass die Windenergieanlage nicht so schnell drehen muss, um dieselbe Leistung zu erreichen. Dafür wurden anhand des vermessenen Ist-Zustand des Rotorblattes Bereiche für eine mögliche Optimierung identifiziert und Modifikationen entworfen. Diese wurden im anschließenden Arbeitspaket anhand von CFDSimulationen durch die FH Kiel überprüft. Ursp | g zu erreichen. Dafür wurden anhand des vermessenen Ist-Zustand des | Rotorblattes | Bereiche für eine mögliche Optimierung identifiziert und Modifikati | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| entworfen. Diese wurden im anschließenden Arbeitspaket anhand von CFDSimulationen durch die FH Kiel überprüft. Ursprünglich war es im Projekt vorgesehen, die akustischen Eigenschaften des Rotorblattes nur dann zu optimieren, wenn die Modifikationen zu einer Überschreitung der im Typenzertifikat angegebenen Schallgrenzwerte führen. Die gesellschaftlichen Diskussionen zeigen aber immer w | ich war es im Projekt vorgesehen, die akustischen Eigenschaften des | Rotorblattes | nur dann zu optimieren, wenn die Modifikationen zu einer Überschrei | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| en, welche Verfahren erwogen wurden und welche tatsächlich näher untersucht wurden. Die Vergrößerung und Optimierung der Blattwurzel zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes wird als erfolgversprechend eingestuft. Es gibt erste Untersuchungen und Praxisbeispiele, die zeigen, dass besonders Grenzschichtzäune im Übergangsbereich zwischen den zylindrischen Flans | Blattwurzel zur Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften des | Rotorblattes | wird als erfolgversprechend eingestuft. Es gibt erste Untersuchunge | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ht nur vom Rotorblatttyp. Dennoch hat die FH Kiel sie in den Simulationen in AP 4 berücksichtigt. Die Modifizierung der Blatthinterkante zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Rotorblattes ist eine weitere Maßnahme, die in der Forschung bekannt ist [Kne05]. Am Erfolgversprechendsten erscheint hier der Einsatz von gezackten Hinterkanten. Diese Maßnahme wurde nicht noch zusät | Blatthinterkante zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des | Rotorblattes | ist eine weitere Maßnahme, die in der Forschung bekannt ist [Kne05] | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| iese Modifikation nur durch einen Abbau der Rotorblätter umzusetzen. Dies sollte vermieden werden. Maßnahmen zur akustischen Optimierung Ein Ansatzpunkt für die akustische Optimierung des Rotorblattes ist die Neupositionierung der bereits vorhandenen Vortex-Generatoren. Im Außenbereich des Rotorblattes wird die Verwendung einer gezackten Hinterkante vorgeschlagen. Um die Gleitzahl unve | chen Optimierung Ein Ansatzpunkt für die akustische Optimierung des | Rotorblattes | ist die Neupositionierung der bereits vorhandenen Vortex-Generatore | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ahmen zur akustischen Optimierung Ein Ansatzpunkt für die akustische Optimierung des Rotorblattes ist die Neupositionierung der bereits vorhandenen Vortex-Generatoren. Im Außenbereich des Rotorblattes wird die Verwendung einer gezackten Hinterkante vorgeschlagen. Um die Gleitzahl unverändert zu lassen, muss eine Steigerung des Widerstandes durch eine Erhöhung des Auftriebs kompensiert | ung der bereits vorhandenen Vortex-Generatoren. Im Außenbereich des | Rotorblattes | wird die Verwendung einer gezackten Hinterkante vorgeschlagen. Um d | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| r zu einer Diskontinuität im Druckfeld und damit zu starken Druckunterschieden führt. Es entsteht Lärm. Durch eine gezackte Hinterkante kann der Übergang zwischen Druck- und Saugseite des Rotorblattes fließender gestaltet werden, indem er auf einen größeren Bereich in der Größenordnung von 10cm ausgedehnt wird. Der Widerstand und die Gleitzahl bleiben gleich, aber die Geräuschemission | kte Hinterkante kann der Übergang zwischen Druck- und Saugseite des | Rotorblattes | fließender gestaltet werden, indem er auf einen größeren Bereich in | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| glicht. Zu diesem Zweck wurde das 3D Berechnungsgitter eines Modellrotors erzeugt. Mit Hilfe der fünf vermessenen Profilschnitte des LM 37.3p Rotorblatts wurde zuerst ein Raummodell eines Rotorblattes erzeugt. Unter Zuhilfenahme der Software ICEM CFD wurden aus jeweils benachbarten Profilen Blattoberflächen erstellt. Die Formen von Rotorblattspitze und -wurzel wurden frei gestaltet. Du | schnitte des LM 37.3p Rotorblatts wurde zuerst ein Raummodell eines | Rotorblattes | erzeugt. Unter Zuhilfenahme der Software ICEM CFD wurden aus jeweil | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| en aus jeweils benachbarten Profilen Blattoberflächen erstellt. Die Formen von Rotorblattspitze und -wurzel wurden frei gestaltet. Durch Hinzufügen einer generischen Gondel als Träger des Rotorblattes wurde ein Rotormodell erzeugt. Der Berechnungsraum um den Rotor wurde als Zylindervolumen entlang der Strömungsrichtung angenommen, das jedoch auf Grund angenommener Rotationssymmetrie au | gestaltet. Durch Hinzufügen einer generischen Gondel als Träger des | Rotorblattes | wurde ein Rotormodell erzeugt. Der Berechnungsraum um den Rotor wur | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| K (11°C) - Die Drehgeschwindigkeit des Rotors wird für die verschiedenen Rechnungen variiert, während eines Durchlaufs bleibt sie jedoch konstant. Die aerodynamischen Eigenschaften eines Rotorblattes werden wesentlich durch die Ausbildung einer Grenzschichtströmung an seiner Oberfläche bestimmt. Diese ist im Modell berücksichtigt. Ebenfalls berücksichtigt ist der Übergang von laminare | bleibt sie jedoch konstant. Die aerodynamischen Eigenschaften eines | Rotorblattes | werden wesentlich durch die Ausbildung einer Grenzschichtströmung a | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| n, in der Nähe von S1. Abbildung 49 zeigt die Ergebnisse bei Verwendung nur eines Grenzschichtzauns. Die Leistungsbeiwertskennlinie ist in diesem Fall niedriger als die des unbearbeiteten Rotorblattes . Abbildung 7 zeigt den Strömungsverlauf am Rotorblatt im Maximalpunkt der Leistungskurve. Daraus geht hervor, dass durch den Grenzschichtzaun der Bereich mit Verwirbelungen im mittleren R | tskennlinie ist in diesem Fall niedriger als die des unbearbeiteten | Rotorblattes | . Abbildung 7 zeigt den Strömungsverlauf am Rotorblatt im Maximalpun | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| der Maßnahmen auf Umsetzbarkeit Inhalt des Arbeitspaketes war es, die Auswirkungen der geplanten aerodynamischen Modifikationen an den Rotorblättern auf die strukturellen Belastungen des Rotorblattes zu überprüfen. Das Ergebnis sollte eine Bewertung der Effizienz der Modifikationen erlauben und darüber hinaus darstellen, ob diese zu einer lokalen und globalen Erhöhung der strukturelle | kationen an den Rotorblättern auf die strukturellen Belastungen des | Rotorblattes | zu überprüfen. Das Ergebnis sollte eine Bewertung der Effizienz der | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| zschichtzäune und Spoiler) am installierten Rotorblatt kann mittels einer Arbeitsbühne erfolgen, sodass der wirtschaftliche Aufwand im Vergleich zu anderen Alternativen, die den Abbau des Rotorblattes oder die Installation eines völlig neuen Rotorblattes beinhalten würden, als gering einzuschätzen ist. Für die Montage der Anbaukomponenten wurden für drei Rotorblätter etwa 75 Arbeitsstu | che Aufwand im Vergleich zu anderen Alternativen, die den Abbau des | Rotorblattes | oder die Installation eines völlig neuen Rotorblattes beinhalten wü | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| kann mittels einer Arbeitsbühne erfolgen, sodass der wirtschaftliche Aufwand im Vergleich zu anderen Alternativen, die den Abbau des Rotorblattes oder die Installation eines völlig neuen Rotorblattes beinhalten würden, als gering einzuschätzen ist. Für die Montage der Anbaukomponenten wurden für drei Rotorblätter etwa 75 Arbeitsstunden á 215,00 €/h angesetzt. Es ist damit zu rechnen, | den Abbau des Rotorblattes oder die Installation eines völlig neuen | Rotorblattes | beinhalten würden, als gering einzuschätzen ist. Für die Montage de | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| gegangen. Für beide Konfigurationen wurde das identische Strukturmodell des Blattes verwendet. Die Modifikation erfolgte alleine über die veränderten Profilpolaren. Das Strukturmodell des Rotorblattes wurde in der Programmumgebung durch elf Einzelschnitte diskretisiert (vgl. Abbildung 8). Es besitzt eine Länge von insgesamt 37.3 m bei einer maximalen Sehnenlänge von 3.027 m. Diese befi | alleine über die veränderten Profilpolaren. Das Strukturmodell des | Rotorblattes | wurde in der Programmumgebung durch elf Einzelschnitte diskretisier | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ng. Die Resultierende aus diesen beiden Vektoren wirkt auf das jeweilige Rotorblattsegment. Der Winkel zwischen der Profilsehne und der resultierenden Anströmung ist der Anstellwinkel des Rotorblattes (α). Ihm gegenüber liegt der Einstellwinkel ϑ (auch Pitchwinkel genannt), der zwischen der Profilsehne und der durch die Rotation des Rotorblattes erzeugten Anströmung liegt. Aufgrund der | ilsehne und der resultierenden Anströmung ist der Anstellwinkel des | Rotorblattes | (α). Ihm gegenüber liegt der Einstellwinkel ϑ (auch Pitchwinkel gen | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| den Anströmung ist der Anstellwinkel des Rotorblattes (α). Ihm gegenüber liegt der Einstellwinkel ϑ (auch Pitchwinkel genannt), der zwischen der Profilsehne und der durch die Rotation des Rotorblattes erzeugten Anströmung liegt. Aufgrund der über den Blattumfang veränderlichen aerodynamischen Eigenschaften sind der Auftriebsbeiwert CL und der Widerstandsbeiwert CD abhängig vom Anstellw | nannt), der zwischen der Profilsehne und der durch die Rotation des | Rotorblattes | erzeugten Anströmung liegt. Aufgrund der über den Blattumfang verän | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| definiert sich rechnerisch über das Verhältnis von den im Windkanal gemessenen Auftriebsbeiwerten CL und Widerstandskoeffizienten CD. Es ist zu erwarten, dass die Werte des modifizierten Rotorblattes größer sind, also eine höhere Gleitzahl aufweisen, als die des Originalblattes. In Abbildung 56, Abbildung 57 und Abbildung 58 sind die Gleitzahlen der Profilschnitte 1,2 und 3 im Verglei | ffizienten CD. Es ist zu erwarten, dass die Werte des modifizierten | Rotorblattes | größer sind, also eine höhere Gleitzahl aufweisen, als die des Orig | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| innerhalb der definierten Grenzen. Ebenfalls beim 3. Schnitt ist die Gleitzahl der Modifikation im Betriebsbereich von 1° - 7° verbessert. Diese Erkenntnisse im Hinblick auf Belastung des Rotorblattes werden im anschließenden Schritt durch die Simulationen überprüft. Berechnungen zur Plausibilisierung und Validierung des Modells Im folgenden Arbeitsschritt wurde überprüft, ob die impor | ° - 7° verbessert. Diese Erkenntnisse im Hinblick auf Belastung des | Rotorblattes | werden im anschließenden Schritt durch die Simulationen überprüft. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Wind genommen. Es wurde jeweils in 1 m/s Schritten bei einer Windgeschwindigkeit zwischen 4 – 20 m/s die Leistung simuliert. In der Abbildung 12 sind die Leistungskurven des modifizierten Rotorblattes sowie die von drei 1.5 MW Referenzanlagen7 aufgetragen, die den gleichen Rotorblatttyp (LM 37.3p) benutzen. Die Leistungskurve und die daraus resultierende CP- Kurve hat nach Anpassung de | ert. In der Abbildung 12 sind die Leistungskurven des modifizierten | Rotorblattes | sowie die von drei 1.5 MW Referenzanlagen7 aufgetragen, die den gle | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| sgrad einer Windenergieanlage ist daher ein wichtiges Kriterium bei der Beurteilung von Maßnahmen zur Ertragssteigerung. In Abbildung 13 ist der Rotorleistungsbeiwert CP des modifizierten Rotorblattes sowie der Referenzanlagen über die Windgeschwindigkeit aufgetragen. Das Diagramm zeigt, dass die Simulation mit dem modifiziertem Rotorblatt im Teillastbereich von 5 – 10 m/s Windgeschwin | In Abbildung 13 ist der Rotorleistungsbeiwert CP des modifizierten | Rotorblattes | sowie der Referenzanlagen über die Windgeschwindigkeit aufgetragen. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| t aufgestellten Windenergieanlagen nachträglich verbessern lassen und wenn ja, in welcher Form dies geschehen kann. Es soll mit ökonomisch sinnvollem Aufwand ein verbessertes Profil eines Rotorblattes erarbeitet werden, das höhere Erträge ermöglicht. Folgende Forschungsfragen wurden im Vorfeld formuliert: • Welche Modifizierungen können an Rotorblättern vorgenommen werden, um den Energ | oll mit ökonomisch sinnvollem Aufwand ein verbessertes Profil eines | Rotorblattes | erarbeitet werden, das höhere Erträge ermöglicht. Folgende Forschun | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| t sich zudem schon in den ersten Messungen erkennen, dass Veränderungen in der Größe und Position der aerodynamischen Hilfsmittel einen Effekt auf die Effizienz und die Schallemission des Rotorblattes haben. Optimierungspotenzial ist nachweislich vorhanden. In einer zweiten Projektphase müssten die Effekte der ausgewählten aerodynamischen Hilfsmittel detailliert analysiert werden. Dafü | lfsmittel einen Effekt auf die Effizienz und die Schallemission des | Rotorblattes | haben. Optimierungspotenzial ist nachweislich vorhanden. In einer z | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| blattaußenbereich wiederum bietet das größte Potenzial für eine akustische Optimierung. Zur besseren Determination der Auswirkungen von aerodynamischen Hilfsmitteln in den äußeren 2/3 des Rotorblattes werden hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation des Rotorblattes als Ganzes – mit speziellem Fokus auf den Rotorblattinnenbereich (z.B. Spoiler oder Grenzschichtzäune) | uswirkungen von aerodynamischen Hilfsmitteln in den äußeren 2/3 des | Rotorblattes | werden hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| g. Zur besseren Determination der Auswirkungen von aerodynamischen Hilfsmitteln in den äußeren 2/3 des Rotorblattes werden hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation des Rotorblattes als Ganzes – mit speziellem Fokus auf den Rotorblattinnenbereich (z.B. Spoiler oder Grenzschichtzäune) – werden erneut CFD-Simulationen notwendig sein, da hier die Windkanalmessungen nich | en hauptsächlich Windkanalmessungen genutzt. Für die Simulation des | Rotorblattes | als Ganzes – mit speziellem Fokus auf den Rotorblattinnenbereich (z | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Grenzschichtzäunen. Abbildung 52: Druck- und Strömungsverhältnisse auf der Saugseite bei Einsatz von Gurney-Flaps und Grenzschichtzäunen. Abbildung 53: Entzerrte Ansicht des modifizierten Rotorblattes . Abbildung 54: Messergebnisse der Profilpolaren des Originalblattes an S1. Abbildung 55: Definition der Profilpolaren des Originalblattes an S1 in der Simulationsumgebung. Abbildung 56: G | enzschichtzäunen. Abbildung 53: Entzerrte Ansicht des modifizierten | Rotorblattes | . Abbildung 54: Messergebnisse der Profilpolaren des Originalblattes | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| erung: Stall-Regelung (aerodynamischer Abriss) Steigt die Windgeschwindigkeit über ein bestimmtes Maß hinaus an, reißt durch die spezielle Flügelform die Luftströmung an der Saugseite des Rotorblattes früher ab und begrenzt so die Drehzahl. Pitch-Regelung (Blattwinkelverstellung) Mittels elektrischer oder hydraulischer Blattverstellung lassen sich die Flügel stufenlos verstellen. Dies | urch die spezielle Flügelform die Luftströmung an der Saugseite des | Rotorblattes | früher ab und begrenzt so die Drehzahl. Pitch-Regelung (Blattwinkel | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| n werden können und ob sich die Tragmittel in ordnungsgemäßem Zustand befinden. 6 Kleinwindanlagen Unter Kleinwindanlagen werden Anlagen bis zu einer Anlagengesamthöhe (bis zur Spitze des Rotorblattes ) von 50 m Höhe verstanden, die entsprechend der Regelungen der 4. BImSchV nicht unter die immissionsschutzrechtliche Genehmigungspflicht fallen. Kleinwindanlagen gelten als bauliche Anlag | n werden Anlagen bis zu einer Anlagengesamthöhe (bis zur Spitze des | Rotorblattes | ) von 50 m Höhe verstanden, die entsprechend der Regelungen der 4. B | Baden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft | |
| n werfen Windenergieanlagen einen Schatten. Die sich drehenden Rotorblätter bewirken, dass der von ihnen ausgehende Schatten sich ebenfalls bewegt. Der Schlagschatten eines sich drehenden Rotorblattes kann zu einer Störung der Anwohner der umgebenden Siedlungsnutzungen führen und ist daher als Belang in die Abwägung einzubeziehen. Es wurde eine Berechnung der Rotorschattenwurfbelastung | tten sich ebenfalls bewegt. Der Schlagschatten eines sich drehenden | Rotorblattes | kann zu einer Störung der Anwohner der umgebenden Siedlungsnutzunge | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| CON Rotorblattenteisung mittels Umluftverfahren ermöglicht eine Verkürzung der Abtauzeit, nachdem Eisansatz erkannt und die Anlage in Stillstand versetzt wurde. Ein an der Blattwurzel des Rotorblattes installiertes Heizgebläse erwärmt die Luft bis zur Rotorblattspitze. Dabei steigt die Temperatur der Rotorblattfläche auf Werte oberhalb des Gefrierpunktes an und der Eisansatz taut ab. N | die Anlage in Stillstand versetzt wurde. Ein an der Blattwurzel des | Rotorblattes | installiertes Heizgebläse erwärmt die Luft bis zur Rotorblattspitze | ENERCON GmbH | |
| rend sich ein Strahl, der durch einen Propeller verläuft, sich zusammenzieht. Wie bei einem Flugzeugflügel gibt es an den Rotorblattspitzen einer WEA einen Wirbel und im Wurzelbereich des Rotorblattes gibt es einen zweiten Randwirbel. Zur Veranschaulichung sind in Abbildung 65 die verschiedenen Wirbel skizziert. Abbildung 65: Wirbelsystem (Wilson und P.B., 1974) II.1.3.4.2 Der Turbulen | n Rotorblattspitzen einer WEA einen Wirbel und im Wurzelbereich des | Rotorblattes | gibt es einen zweiten Randwirbel. Zur Veranschaulichung sind in Abb | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ertungen von den Wollfäden-Versuchen auf der REpower-Anlage und der Vestas-Anlage abgebildet. Bei der REpower Anlage ist zu erkennen, wie ein Totwassergebiet1 hinter dem Wurzelbereich des Rotorblattes entsteht und hinter dem Rotorblatt schräg über die Gondel wandert. In Abbildung 80 ist die Länge des Totwassergebietes zum Kreiszylinderdurchmesser über der Re angegeben. Mit den Daten au | zu erkennen, wie ein Totwassergebiet1 hinter dem Wurzelbereich des | Rotorblattes | entsteht und hinter dem Rotorblatt schräg über die Gondel wandert. | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| en Uhrzeigersinn. Abbildung 80 Länge des Totwassers hinter einem Kreiszylinder (Hucho, 2002, p. 99) Ferner ist zu erkennen, dass der Ausschlag der Wollfäden, nach jedem vorbeiziehen eines Rotorblattes , nach hinten hin immer geringer wird. Es ist zu vermuten, dass die Turbulenzintensität mit der Entfernung zum Rotor abnimmt. Nebel Nebel kann in Windkanälen sehr gut zur Visualisierung be | en, dass der Ausschlag der Wollfäden, nach jedem vorbeiziehen eines | Rotorblattes | , nach hinten hin immer geringer wird. Es ist zu vermuten, dass die | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| t diese Transitionslinie durch Regen, allerdings in Fahnenposition und Abbildung 83 zeigt die Transitionslinie durch Verschmutzung. Abbildung 82 Regentropfen auf der Sogseite eines Vestas- Rotorblattes . Abbildung 83 Verschmutzung der Rotorblätter einer Vestas V66 Die untersuchte REp-Anlage ist erst im Jahre 2012 errichtet worden. Hier sind noch keine Ablagerungen an der WEA erkennbar. B | schmutzung. Abbildung 82 Regentropfen auf der Sogseite eines Vestas- | Rotorblattes | . Abbildung 83 Verschmutzung der Rotorblätter einer Vestas V66 Die u | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ist die Höhe des ZZ nur von der Anströmgeschwindigkeit abhängig und nicht von der Geometrie, weshalb das ZZ mit derselben Stärke auch für das Rotorblatt verwendet wird. Über die Länge des Rotorblattes verschiebt sich der Staupunkt durch die Rotation. Der Staupunkt verlagert sich, mit einer Geraden, von der Spitze des Spinners bis auf den Nasenpunkt des Profils mit der größten Tiefe, wi | n Stärke auch für das Rotorblatt verwendet wird. Über die Länge des | Rotorblattes | verschiebt sich der Staupunkt durch die Rotation. Der Staupunkt ver | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| haben einen Pitchwinkel von 0°, und der Rotor dreht sich nicht. Abbildung 114 stellt die Ergebnisse der numerischen Simulation dar. Eine lokale Strömungsablösung ist im Wurzelbereich des Rotorblattes zu erkennen. Abbildung 114 Darstellung der numerische Simulation bei Stillstand. Pitchwinkel = 0°, Ungestörte Windgeschwindigkeit = 8 m/s. Quelle: Akka Octagon. II.1.3.10.3 Betrieb bei 8 | ulation dar. Eine lokale Strömungsablösung ist im Wurzelbereich des | Rotorblattes | zu erkennen. Abbildung 114 Darstellung der numerische Simulation be | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ø/DTU wurden sowohl Strömungssimulationen als auch Messungen an einer WEA durchgeführt. Beim Typ der WEA handelt es sich allerdings um sog. Stall-WEA, bei denen aufgrund des feststehenden Rotorblattes Einflüsse der Blattregelung vorallem bei Stillstand nicht betrachtet werden können. Von Interesse sind die Ergebnisse dennoch, sie weisen auf ähnliche Ergebnisse hin, wie in den hier durc | allerdings um sog. Stall-WEA, bei denen aufgrund des feststehenden | Rotorblattes | Einflüsse der Blattregelung vorallem bei Stillstand nicht betrachte | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Während sich beide Anlagentypen mit 2,3 MW bzw. 2,5 MW in der Leistung ähnlich sind, ist der Rotordurchmesser der Anlage von GE rund 1,7 mal größer. Die vom Wind überstrichene Fläche des Rotorblattes ist sogar rund dreimal so groß. Abbildung 5.4: Boxplots von Rotordurchmesser, Nabenhöhe, Nennleistung und spezifischer Nennleistung der im Jahr 2016 installierten WEA. Datenquelle: [9]. A | e von GE rund 1,7 mal größer. Die vom Wind überstrichene Fläche des | Rotorblattes | ist sogar rund dreimal so groß. Abbildung 5.4: Boxplots von Rotordu | Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) | |
| nd derTechnik Funktionsweise eines modernen Blitzschutzes: der Blitz soll vorzugsweise in den sog. Rezeptor (aus Metall, in der Blattspitze) einschlagen. Über ein Stahlseil im Inneren des Rotorblattes , das den Rezeptor mit der Stahl-Konstruktion (Rotorblattflansch-Gondelchassis-Turm) verbindet, wird der Blitzstrom bis ins Erdreich abgeleitet. Voraussetzung für einwandfreie Funktion ist | in der Blattspitze) einschlagen. Über ein Stahlseil im Inneren des | Rotorblattes | , das den Rezeptor mit der Stahl-Konstruktion (Rotorblattflansch-Gon | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| der Rotorblätter, die z. B. durch Umweltverschmutzung verursacht wird, Schäden an der Lackierung der Oberfläche der Rotorblätter oder Vereisung verringern die aerodynamische Leistung des Rotorblattes . Durch die Überwachung der Prozessparameter, wie z. B. der Leistung im Verhältnis zur Windgeschwindigkeit, können solche Betriebsstörungen festgestellt werden. Sowohl Unwucht der Rotormas | orblätter oder Vereisung verringern die aerodynamische Leistung des | Rotorblattes | . Durch die Überwachung der Prozessparameter, wie z. B. der Leistung | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| lge von Eindringen von Wasser in ein Rotorblatt, Vereisung oder losem Material in einem Rotorblatt, als auch aerodynamische Asymmetrien, die z. B. durch Montagefehler am Pitch-Antrieb des Rotorblattes oder durch Unterschiede im Profil des Rotorblattes aufgrund von Herstellungstoleranzen verursacht wurden, führen zu Schwingungen der Gondel, die mit Hilfe eines Überwachungssystems analys | che Asymmetrien, die z. B. durch Montagefehler am Pitch-Antrieb des | Rotorblattes | oder durch Unterschiede im Profil des Rotorblattes aufgrund von Her | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| reisung oder losem Material in einem Rotorblatt, als auch aerodynamische Asymmetrien, die z. B. durch Montagefehler am Pitch-Antrieb des Rotorblattes oder durch Unterschiede im Profil des Rotorblattes aufgrund von Herstellungstoleranzen verursacht wurden, führen zu Schwingungen der Gondel, die mit Hilfe eines Überwachungssystems analysiert werden können. Die Ansätze zur Erkennung von g | itch-Antrieb des Rotorblattes oder durch Unterschiede im Profil des | Rotorblattes | aufgrund von Herstellungstoleranzen verursacht wurden, führen zu Sc | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| Komponenten, insbesondere der Rotorblätter, Einhalt geboten zu werden. So hat der Rotor der 6 MW-Anlage von REpower bereits einen Durchmesser von 126 m, was eine Abmessung eines einzelnen Rotorblattes von mehr als 50 m Länge ergibt – zu lang, um noch auf normalen Transportwegen (beispielsweise mit Tieflader) transportiert zu werden. 6 Schadenpotenzial Schäden an Windenergieanlagen stel | its einen Durchmesser von 126 m, was eine Abmessung eines einzelnen | Rotorblattes | von mehr als 50 m Länge ergibt – zu lang, um noch auf normalen Tran | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| attbewegung erschwert es dem Blitz, in den Rezeptor einzuschlagen. Die tabellarische Auflistung der Blitzschutzmaßnahmen in Kapitel 4.2 zeigt verschiedene Möglichkeiten für den Schutz des Rotorblattes . Wassereinschlüsse im Blatt können bei einem Blitzschlag explosionsartig verdampfen. In der Folge reißt das Blatt in diesem Bereich auf. Abhilfe schaffen Drainageöffnungen durch die das e | in Kapitel 4.2 zeigt verschiedene Möglichkeiten für den Schutz des | Rotorblattes | . Wassereinschlüsse im Blatt können bei einem Blitzschlag explosions | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ......................................23 Abb. 16: Rotorblätter und weitere Bauteile von Flip 150.......................................................24 Abb. 17: Fertigung eines Savonius- Rotorblattes aus Aluminium im privaten Eigenbau ........25 Abb. 18: links, Kleinwindkraftanlage im privaten Garten rechts, Günstige und ungünstige Standorte für Kleinwindkraftanlagen.................. | ...............................24 Abb. 17: Fertigung eines Savonius- | Rotorblattes | aus Aluminium im privaten Eigenbau ........25 Abb. 18: links, Klein | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| seitlich auf das Rotorblatt strömt. Der resultierende Wind, der auf das Rotorblatt trifft, setzt sich aus dem eigentlichen Wind und dem Fahrtwind zusammen. Durch die Bauweise und Form des Rotorblattes muss der Wind auf der oberen Seite einen längeren Weg als auf der unteren Seite zurücklegen. Die Strömung weitet sich dadurch auf und es entsteht auf der Oberseite ein Unterdruck und auf | en Wind und dem Fahrtwind zusammen. Durch die Bauweise und Form des | Rotorblattes | muss der Wind auf der oberen Seite einen längeren Weg als auf der u | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| hierbei eine Erfahrung in der Aerodynamik um ein geeignetes Rotorblattprofil zu konstruieren, sowie das geeignete Werkzeug (Hallenga, 2004). Abb. 18 zeigt das Ausschneiden 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 | ug (Hallenga, 2004). Abb. 18 zeigt das Ausschneiden eines Aluminium- | Rotorblattes | für eine Savonius-Windkraftanlage. Abb. 17: Fertigung eines Savoni | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| struieren, sowie das geeignete Werkzeug (Hallenga, 2004). Abb. 18 zeigt das Ausschneiden 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). | r eine Savonius-Windkraftanlage. Abb. 17: Fertigung eines Savonius- | Rotorblattes | aus Aluminium im privaten Eigenbau (Quelle: Herr-Home, 2010). 5.2.4 | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verstellen eines einzelnen Rotorblattes reicht aus, um die WEA in einen sicheren Drehzahlbereich zu bringen. Hierdurch ist ein dreifach redundantes System gegeben. Das sekundäre Bremssystem besteht aus einer mechanischen Scheib | unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verstellen eines einzelnen | Rotorblattes | reicht aus, um die WEA in einen sicheren Drehzahlbereich zu bringen | Senvion SE | |
| lossene Savonius-Rotor. Ein weiteres Prinzip, das sogenannte Auftriebsprinzip, ist die gängigste und effizienteste Form der Energiewandlung. Bei der Umströmung eines (schräg angestellten) Rotorblattes entsteht ein Druckunterschied durch die ungleichen Windlauflängen an Ober- und Unterseite. Hieraus resultiert eine Kraft senkrecht zur Anströmung – die Auftriebskraft. Anlagen, welche aer | der Energiewandlung. Bei der Umströmung eines (schräg angestellten) | Rotorblattes | entsteht ein Druckunterschied durch die ungleichen Windlauflängen a | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| nen geregelt. Schattenwurf und Lichtimmissionen Im Unterschied zu den üblichen Fällen des Schattenwurfes durch feststehende Gebäude verursacht bei Windenergieanlagen erst die Bewegung des Rotorblattes einen periodischen Wechsel von Licht und Schatten. Das Ausmaß dieser qualitativen Veränderung der Lichtverhältnisse auf die betroffene Nachbarschaft wurde geprüft. Als Anhaltswerte für zu | nde Gebäude verursacht bei Windenergieanlagen erst die Bewegung des | Rotorblattes | einen periodischen Wechsel von Licht und Schatten. Das Ausmaß diese | Stadt Beverungen | |
| der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls, werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verfahren eines einzelnen Rotorblattes reicht aus, um die WEA in einen sicheren Drehzahlbereich zu bringen. Hierdurch ist ein dreifach redundantes System gegeben. Das sekundäre Bremssystem ist eine mechanische Scheibenbremse, | unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verfahren eines einzelnen | Rotorblattes | reicht aus, um die WEA in einen sicheren Drehzahlbereich zu bringen | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| theit, Zuverlässigkeit und Kosten möglich. Es wurde ein neuartiges System zur Erfassung von Eis auf den Rotorblättern eingerüstet. Der Versuch, dieses System bereits bei der Fertigung des Rotorblattes zu integrieren ist leider gescheitert, da es bei den abschließenden Fertigungsarbeiten am Rotorblatt prozessbedingt zu der Zerstörung des mechanisch und thermisch sensiblen Systems kam. E | ngerüstet. Der Versuch, dieses System bereits bei der Fertigung des | Rotorblattes | zu integrieren ist leider gescheitert, da es bei den abschließenden | SkyWind GmbH | |
| von 80 bis 90 m/s nicht überschreiten Ein-Blatt-Rotoren werden sich wahrscheinlich aus diesem Grund und wegen des erhöhten Materialverschleißes, der durch den unruhigen Lauf des einzelnen Rotorblattes zustande kommt, nicht durchsetzen. Es kann zu einer starken Unwucht führen, wenn Flügel und Gegengewicht bei solch einer Anlage nicht exakt aufeinander abgestimmt sind. Sie haben allerdin | en Materialverschleißes, der durch den unruhigen Lauf des einzelnen | Rotorblattes | zustande kommt, nicht durchsetzen. Es kann zu einer starken Unwucht | leXsolar GmbH | |
| t verändert werden, indem die Form des Profils geändert wird. Dickere und längere Profile ermöglichen einen größeren Unterschied der Strömungsgeschwindigkeiten an Ober- und Unterseite des Rotorblattes , da durch die veränderte Form die Zirkulationsströmung verstärkt wird. Der Druckunterschied erhöht sich und die Auftriebskraft ist größer als bei schmalen Profilen. Diesen Strömungseffekt | erschied der Strömungsgeschwindigkeiten an Ober- und Unterseite des | Rotorblattes | , da durch die veränderte Form die Zirkulationsströmung verstärkt wi | leXsolar GmbH | |
| e sie beispielsweise auch im Flugzeugbau eingesetzt werden. Sie beschreiben die konkrete Querschnittsform an einer bestimmten Stelle des Flügels genauer und sind für die Herstellung eines Rotorblattes von Bedeutung. An den Blattspitzen kann es zu Geschwindigkeiten von bis zu 70-90 m/s kommen. Im Vergleich dazu liegt die Windgeschwindigkeit bei starkem Wind (Windstärke 6 bis 7) nur bei | mmten Stelle des Flügels genauer und sind für die Herstellung eines | Rotorblattes | von Bedeutung. An den Blattspitzen kann es zu Geschwindigkeiten vo | leXsolar GmbH | |
| ils vorherrschenden Windgeschwindigkeit verdreht. Je größer die Windgeschwindigkeit ist, desto größer ist der Winkel zwischen Umfangs- und resultierender Geschwindigkeit. Durch Drehen des Rotorblattes wird das Profil genau so ausgerichtet, dass es durch die resultierende Geschwindigkeit ideal umströmt wird. Es sollen möglichst wenig Turbulenzen am Tragflügel auftreten (siehe Abbildung | schen Umfangs- und resultierender Geschwindigkeit. Durch Drehen des | Rotorblattes | wird das Profil genau so ausgerichtet, dass es durch die resultiere | leXsolar GmbH | |
| tschland GmbH hält es anstelle der Einhaltung eines Pauschalabstanes für erforderlich, einen Einzelnachweis zu erbringen, daß auch ein Versagen von Maschinenkomponenten (z.B. Abriss eines Rotorblattes oder von Teilen davon) kein höheres Risiko für den Betrieb der bergbaulichen Anlage darstellt, als der Betrieb von Windkraftanlagen, die von einer Rundverfügung des Landesbergamtes Claust | , daß auch ein Versagen von Maschinenkomponenten (z.B. Abriss eines | Rotorblattes | oder von Teilen davon) kein höheres Risiko für den Betrieb der berg | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| radius s auf den Rotordurchmesser bezogener dimensionsloser horizontaler Abstand zwischen den Turmachsen zweier benachbarter Anlagen Ted Bezugstemperatur T0 Einwirkungsdauer t s Tiefe des Rotorblattes an der Spitze bei linearer Extrapolation der Vorder- und Hinterkante t w größte Tiefe des Rotorblattes in der Nähe der Wurzel vb Basiswindgeschwindigkeit vm50 mittlere 50-Jahreswindgeschw | rter Anlagen Ted Bezugstemperatur T0 Einwirkungsdauer t s Tiefe des | Rotorblattes | an der Spitze bei linearer Extrapolation der Vorder- und Hinterkant | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| n zweier benachbarter Anlagen Ted Bezugstemperatur T0 Einwirkungsdauer t s Tiefe des Rotorblattes an der Spitze bei linearer Extrapolation der Vorder- und Hinterkante t w größte Tiefe des Rotorblattes in der Nähe der Wurzel vb Basiswindgeschwindigkeit vm50 mittlere 50-Jahreswindgeschwindigkeit vm1 mittlere 1-Jahreswindgeschwindigkeit vp50 50-Jahresböengeschwindigkeit vp1 1-Jahresböenge | arer Extrapolation der Vorder- und Hinterkante t w größte Tiefe des | Rotorblattes | in der Nähe der Wurzel vb Basiswindgeschwindigkeit vm50 mittlere 50 | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| t β Anströmwinkel γ F Teilsicherheitsbeiwert für die Einwirkung γ M Teilsicherheitsbeiwert für den Widerstand δ logarithmisches Dämpfungsdekrement ϑ Verhältniswert bezüglich der Tiefe des Rotorblattes , ϑ = ts/tw . ξ dimensionslose Längenordinate auf dem Rotorblatt ρ Luftdichte ρ E Dichte des Eises σ Spannung ∆σ Spannungsschwingbreite Fußzeiger d Bemessungswerte k charakteristische Wert | misches Dämpfungsdekrement ϑ Verhältniswert bezüglich der Tiefe des | Rotorblattes | , ϑ = ts/tw . ξ dimensionslose Längenordinate auf dem Rotorblatt ρ L | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| uktionsteile nach DIN 1055-5 zu ermitteln. Sofern der Betrieb unter Eislasten nicht sicher ausgeschlossen werden kann, ist der Eisansatz an den Rotorblättern durch eine über die Länge des Rotorblattes verteilt anzunehmende Masse mE(ξ) nach Bild 3 und Gleichung (GL 8) zu berücksichtigen. Die Eismasse ist als an der Profilvorderkante des Rotorblattes wirkend anzunehmen. Dabei ist: Bild 3 | st der Eisansatz an den Rotorblättern durch eine über die Länge des | Rotorblattes | verteilt anzunehmende Masse mE(ξ) nach Bild 3 und Gleichung (GL 8) | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| lättern durch eine über die Länge des Rotorblattes verteilt anzunehmende Masse mE(ξ) nach Bild 3 und Gleichung (GL 8) zu berücksichtigen. Die Eismasse ist als an der Profilvorderkante des Rotorblattes wirkend anzunehmen. Dabei ist: Bild 3: Eisansatz an Rotorblättern bei Anlagen in Betrieb 8 Einwirkungskombinationen Zur Ermittlung der Beanspruchungen sind die in DIN EN 61400-1 aufgeführ | berücksichtigen. Die Eismasse ist als an der Profilvorderkante des | Rotorblattes | wirkend anzunehmen. Dabei ist: Bild 3: Eisansatz an Rotorblättern b | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| leine, ohne Bolzen. Gewicht Länge Größte Profiltiefe Profiltiefe bei 0,9 x Rotordurchmesser Außendurchmesser der Blattwurzel Rotordurchmesser Tabelle 8: Maße und Gewichte eines einzelnen Rotorblattes 5 Maschinenhaus In diesem Abschnitt finden Sie die Maße und Gewichte für das Maschinenhaus und dessen interne Komponenten. Gewichte für Nabe und Rotorblätter sind nicht enthalten. Anlage | rzel Rotordurchmesser Tabelle 8: Maße und Gewichte eines einzelnen | Rotorblattes | 5 Maschinenhaus In diesem Abschnitt finden Sie die Maße und Gewicht | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| , der weltweit größten Organisation der Verbundwerkstoff-Branche, verliehen. Bei sehr großen Rotoren schwankt die Windstärke lokal über deren Fläche. Das übliche Verstellen eines gesamten Rotorblattes , das Pitchen, kann diese Unterschiede nicht ausgleichen. Neben generellen Leistungsschwankungen führt dies zu Belastungen, die die Schadensanfälligkeit erhöhen und die Lebensdauer dieser | ärke lokal über deren Fläche. Das übliche Verstellen eines gesamten | Rotorblattes | , das Pitchen, kann diese Unterschiede nicht ausgleichen. Neben gene | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| nlagen zur Luftraumüberwachung beeinträchtigen, wenn sie mit ihren dämpfungs- und verschattungswirksamen Anteilen, z. B. Turm, Gondel, Rotorblattwurzel, das ist etwa das untere Drittel des Rotorblatts , in den Erfassungsbereich der Radaranlagen hineinragen. Das Störpotenzial einer WEA hängt damit unter anderem von deren Nabenhöhe, Größe und Form der Gondel, Höhe des Standorts usw. ab. D | Turm, Gondel, Rotorblattwurzel, das ist etwa das untere Drittel des | Rotorblatts | , in den Erfassungsbereich der Radaranlagen hineinragen. Das Störpot | Bayerische Staatsministerien des Innern, für Bau und Verkehr, für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst, der Finanzen, für Landesentwicklung und Heimat, für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, für Umwelt und Verbraucherschutz, für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten sowie für Gesundheit und Pflege | |
| ind. In einer zu beantragenden zweiten Projektphase sollen sie weiter entwickelt werden. Ergebnisse und Diskussion Nach der Geometrievermessung an fünf Stellen eines gebrauchten LM 37.3p Rotorblatts im Ist-Zustand, wurden Modelle für die aerodynamische Optimierung erstellt. Insgesamt wurden sieben Profile für Windkanaluntersuchungen gebaut. Parallel wurde ein numerisches 3D-Modell de | h der Geometrievermessung an fünf Stellen eines gebrauchten LM 37.3p | Rotorblatts | im Ist-Zustand, wurden Modelle für die aerodynamische Optimierung e | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| RECHTS: NAHE DER SPITZE 34 ABBILDUNG 7: DRUCK- UND STRÖMUNGSVERHÄLTNISSE AUF DER SAUGSEITE BEI VERWENDUNG EINES (LINKS) BZW. ZWEIER GRENZSCHICHTZÄUNE (RECHTS) 36 ABBILDUNG 8: GEOMETRIE DES ROTORBLATTS 40 ABBILDUNG 9: VEREINFACHTE ANSTRÖMVERHÄLTNISSE UND LUFTKRÄFTE EINES PROFILQUERSCHNITTS 42 ABBILDUNG 10: ANSTELLWINKEL Α UND PROFILPOLAREN DES ORIGINAL PROFILSCHNITTS 1 ÜBER DIE ZEIT BEI | BZW. ZWEIER GRENZSCHICHTZÄUNE (RECHTS) 36 ABBILDUNG 8: GEOMETRIE DES | ROTORBLATTS | 40 ABBILDUNG 9: VEREINFACHTE ANSTRÖMVERHÄLTNISSE UND LUFTKRÄFTE EIN | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ERFLÄCHENGITTER FÜR BLATT UND GONDEL. LÄNGENANGABEN BEZOGEN AUF ROTORRADIUS R=39.2M 76 ABBILDUNG 42: STROMLINIENDARSTELLUNG DES VEKTORS AN DER SAUGSEITE (LINKS) UND DRUCKSEITE (RECHTS) DES ROTORBLATTS ; = DIE VORDERKANTE DES ROTORBLATTS IST UNTEN 76 ABBILDUNG 43: STRÖMUNGSVERHÄLTNISSE AN DER GRENZSCHICHT FÜR ROTORBLATT MIT VORGEGEBENEM LAMINAR-TURBULENTEN GRENZSCHICHTÜBERGANG; TURBULENT | UNG DES VEKTORS AN DER SAUGSEITE (LINKS) UND DRUCKSEITE (RECHTS) DES | ROTORBLATTS | ; = DIE VORDERKANTE DES ROTORBLATTS IST UNTEN 76 ABBILDUNG 43: STRÖM | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| L. LÄNGENANGABEN BEZOGEN AUF ROTORRADIUS R=39.2M 76 ABBILDUNG 42: STROMLINIENDARSTELLUNG DES VEKTORS AN DER SAUGSEITE (LINKS) UND DRUCKSEITE (RECHTS) DES ROTORBLATTS; = DIE VORDERKANTE DES ROTORBLATTS IST UNTEN 76 ABBILDUNG 43: STRÖMUNGSVERHÄLTNISSE AN DER GRENZSCHICHT FÜR ROTORBLATT MIT VORGEGEBENEM LAMINAR-TURBULENTEN GRENZSCHICHTÜBERGANG; TURBULENTE/LAMINARE GRENZSCHICHTEN OBER- BZW | INKS) UND DRUCKSEITE (RECHTS) DES ROTORBLATTS; = DIE VORDERKANTE DES | ROTORBLATTS | IST UNTEN 76 ABBILDUNG 43: STRÖMUNGSVERHÄLTNISSE AN DER GRENZSCHICH | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ngsbereich zwischen den zylindrischen Flansch und der Stelle am Rotorblatt, die in diesem Fall S1 entspricht, einen großen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse über einen großen Teil des Rotorblatts haben [Sou11]. Die Einschätzung dieser Effekte ist allerdings nur über CFD-Simulationen möglich, da die Strömung im Bereich der Blattwurzel dreidimensional ist. Der Windkanal ist aber in | en Einfluss auf die Strömungsverhältnisse über einen großen Teil des | Rotorblatts | haben [Sou11]. Die Einschätzung dieser Effekte ist allerdings nur ü | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| 09], der eine vollständige 3D Modellierung ermöglicht. Zu diesem Zweck wurde das 3D Berechnungsgitter eines Modellrotors erzeugt. Mit Hilfe der fünf vermessenen Profilschnitte des LM 37.3p Rotorblatts wurde zuerst ein Raummodell eines Rotorblattes erzeugt. Unter Zuhilfenahme der Software ICEM CFD wurden aus jeweils benachbarten Profilen Blattoberflächen erstellt. Die Formen von Rotorbl | erzeugt. Mit Hilfe der fünf vermessenen Profilschnitte des LM 37.3p | Rotorblatts | wurde zuerst ein Raummodell eines Rotorblattes erzeugt. Unter Zuhil | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nde Einschränkungen für die Form der Gondel sowie der Verzicht auf einen Turm im Modell. Durch die Vorgabe einer starren Geometrie konnten ebenfalls keine aeroelastischen Veränderungen des Rotorblatts berücksichtigt werden. Die nächsten Gitterzellen haben einen absoluten Wert von 10-5, sodass y+ zwischen 1 und 3 liegt. In Normalenrichtung liegen etwa zehn Zellen in der Grenzschicht. De | Geometrie konnten ebenfalls keine aeroelastischen Veränderungen des | Rotorblatts | berücksichtigt werden. Die nächsten Gitterzellen haben einen absolu | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nächsten Gitterzellen haben einen absoluten Wert von 10-5, sodass y+ zwischen 1 und 3 liegt. In Normalenrichtung liegen etwa zehn Zellen in der Grenzschicht. Der Anstellwinkel (Pitch) des Rotorblatts wurde im Modell mit 5 Grad fest angesetzt. Schließlich sind weder Turbulenz noch vertikale Scherung des Windes im Modell berücksichtigt. Das Modell schließt weitere Vereinfachungen mit ei | etwa zehn Zellen in der Grenzschicht. Der Anstellwinkel (Pitch) des | Rotorblatts | wurde im Modell mit 5 Grad fest angesetzt. Schließlich sind weder T | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| iese ist im Modell berücksichtigt. Ebenfalls berücksichtigt ist der Übergang von laminaren zu turbulenten Grenzschichten. Turbulente Grenzschichten erhöhen zwar den Strömungswiderstand des Rotorblatts gegenüber laminaren, allerdings können sie benutzt werden, um auf der Saugseite des Rotorblatts Strömungsabrisse zu verhindern, die sonst Ursache für wesentlich größere Strömungswiderstän | . Turbulente Grenzschichten erhöhen zwar den Strömungswiderstand des | Rotorblatts | gegenüber laminaren, allerdings können sie benutzt werden, um auf d | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| rbulenten Grenzschichten. Turbulente Grenzschichten erhöhen zwar den Strömungswiderstand des Rotorblatts gegenüber laminaren, allerdings können sie benutzt werden, um auf der Saugseite des Rotorblatts Strömungsabrisse zu verhindern, die sonst Ursache für wesentlich größere Strömungswiderstände wären. Turbulente Grenzschichten an den Oberflächen von Blatt und Gondel gingen in die Rechnu | aren, allerdings können sie benutzt werden, um auf der Saugseite des | Rotorblatts | Strömungsabrisse zu verhindern, die sonst Ursache für wesentlich gr | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| el in der ursprünglichen Formulierung gewählt. Bei konvergierendem Lösungsverhalten liefern die CFD-Rechnungen die stationären Werte für das antreibende Drehmoment und die Schubkraft eines Rotorblatts im Rotorzentrum in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit und Rotordrehzahl. Anschaulich bedeutet der Leistungsbeiwert das Verhältnis der Leistungsausbeute des Rotors zur im Wind enthaltene | onären Werte für das antreibende Drehmoment und die Schubkraft eines | Rotorblatts | im Rotorzentrum in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit und Rotordr | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| verhältnisse am Rotor darzustellen. Insbesondere werden die quer zu den Profilschnitten verlaufenden Radialströmungen erfasst, die in erheblichem Maße die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblatts beeinflussen. Trotz der oben aufgeführten starken Einschränkungen der Simulationsbedingungen ist die Verwendung der 3D-Modellierung dennoch ein geeignetes Mittel, um die komplexen Strömun | fasst, die in erheblichem Maße die aerodynamischen Eigenschaften des | Rotorblatts | beeinflussen. Trotz der oben aufgeführten starken Einschränkungen d | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| den. Im Anhang zu diesem Bericht werden die Resultate der Simulation bildlich dargestellt. In Abbildung 42 sind die Strömungsverhältnisse an den Grenzschichten von Saug- und Druckseite des Rotorblatts anhand der Stromliniendarstellung des Reibungsbeiwerts dargestellt, welche die Geschwindigkeitsverläufe an der Oberkante der Grenzschicht widerspiegeln. Insbesondere kennzeichnen die blau | mungsverhältnisse an den Grenzschichten von Saug- und Druckseite des | Rotorblatts | anhand der Stromliniendarstellung des Reibungsbeiwerts dargestellt, | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| blauen Bereiche Gebiete mit einer zur Windrichtung stromaufwärts gerichteten Komponente. Als Grenzlinie zwischen blauen und grünen Bereich tritt die Druckpunktlinie auf der Druckseite des Rotorblatts nahe der Vorderkante deutlich hervor. Auf der Saugseite kennzeichnet der blaue Bereich dagegen die Ausdehnung eines Ablösungswirbels. Dieser dehnt sich von der Blattwurzel bis weit in Ric | und grünen Bereich tritt die Druckpunktlinie auf der Druckseite des | Rotorblatts | nahe der Vorderkante deutlich hervor. Auf der Saugseite kennzeichne | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| stromlinien im Rotorblattfixierten Koordinatensystem im Abstand ¼ R von der Rotorachse dargestellt. Deutlich wird, dass der blaue Bereich aus Abbildung 42 die Gebiete auf der Saugseite des Rotorblatts kennzeichnet mit nach außen strebenden Verwirbelungen des Luftstroms. Die rechte Darstellung in Abbildung 6 zeigt die Verläufe bei ¾ R im äußeren Bereich des Rotorblatts, wo die Umströmun | der blaue Bereich aus Abbildung 42 die Gebiete auf der Saugseite des | Rotorblatts | kennzeichnet mit nach außen strebenden Verwirbelungen des Luftstrom | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| der Saugseite des Rotorblatts kennzeichnet mit nach außen strebenden Verwirbelungen des Luftstroms. Die rechte Darstellung in Abbildung 6 zeigt die Verläufe bei ¾ R im äußeren Bereich des Rotorblatts , wo die Umströmung ungestört verläuft. Abbildung 6: Umströmungsverläufe für = ; links: unterer Rotorblattbereich, rechts: nahe der Spitze Als Fazit der Berechnungen mit dem Ausgangs-Roto | ung in Abbildung 6 zeigt die Verläufe bei ¾ R im äußeren Bereich des | Rotorblatts | , wo die Umströmung ungestört verläuft. Abbildung 6: Umströmungsver | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| laminar-turbulenten Grenzschichtübergang und entsprechend geringeren Reibungsverlusten sollte damit schon die optimale Energieausbeute gewährleisten. Anders das Bild auf der Saugseite des Rotorblatts : Der Bereich mit Verwirbelungen ist gegenüber dem vollturbulenten Referenzmodell aus Abbildung 42 deutlich auf den inneren Rotorbereich zusammengeschrumpft, d.h. ein reales Rotorblatt mit | Energieausbeute gewährleisten. Anders das Bild auf der Saugseite des | Rotorblatts | : Der Bereich mit Verwirbelungen ist gegenüber dem vollturbulenten R | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| l im Folgenden untersucht werden. Dazu wurden die Profilschnitte des Blattes gemäß Abbildung 45 verändert. Der Gurney-Flap verlängert die Profilsehne um 8cm und geht mit der Unterseite des Rotorblatts einen Winkel von 150° ein. Im Modell werden die GurneyFlaps im Abstandsbereich von 45% bis 79% des Rotorradius’ eingesetzt (verdeutlicht durch die dunkle Linie an der Hinterkante der Roto | ap verlängert die Profilsehne um 8cm und geht mit der Unterseite des | Rotorblatts | einen Winkel von 150° ein. Im Modell werden die GurneyFlaps im Abst | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| erwirbelungen in Kauf genommen werden müssen. Rotorblattoptimierung durch Einsatz von Grenzschichtzäunen Wie in [Hei08] dargelegt, lässt sich der Verwirbelungsbereich auf der Saugseite des Rotorblatts durch den Einsatz von Grenzschichtzäunen verkleinern. Orientiert an den dortigen Angaben wurden auf der Oberseite des Blatts Grenzschichtzäune mit der in Abbildung 48 skizzierten Geometri | dargelegt, lässt sich der Verwirbelungsbereich auf der Saugseite des | Rotorblatts | durch den Einsatz von Grenzschichtzäunen verkleinern. Orientiert an | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| chende räumliche Stromlinienverläufe dargestellt. Die Wirkung des Wirbels besteht darin, die sich in radialer Richtung ausbreitende Ablösewirbel abzuschirmen, sodass im äußeren Bereich des Rotorblatts geringere Widerstandsverluste auftreten. Abschließend ist in Tabelle 8 der prozentuale Anstieg der Lasten gegenüber dem Referenzmodell für die verschiedenen Schnelllaufzahlen dargestellt, | usbreitende Ablösewirbel abzuschirmen, sodass im äußeren Bereich des | Rotorblatts | geringere Widerstandsverluste auftreten. Abschließend ist in Tabell | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ssung beider Maßnahmen kommt. Insbesondere bei höheren Schnelllaufzahlen wird die Leistung stark herabgesetzt. In der Strömungsdarstellung tritt ein Strömungsabriss über weite Bereiche des Rotorblatts deutlich hervor. Schon die Ergebnisse bei alleinigem Einsatz von Gurney-Flaps erbrachten keinen eindeutigen leistungssteigernden Effekt (Abbildung 44). Damit kann ihr Einsatz in Kombinati | römungsdarstellung tritt ein Strömungsabriss über weite Bereiche des | Rotorblatts | deutlich hervor. Schon die Ergebnisse bei alleinigem Einsatz von Gu | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| einzelner Profilschnitte nicht berücksichtigt werden kann. Hinsichtlich möglicher Optimierungsmaßnahmen am Rotorblatt ergeben die Simulationen folgende Resultate: - Auf der Druckseite des Rotorblatts sind keine Optimierungsmaßnahmen notwendig. - Auf der Saugseite des Rotorblatts sind Maßnahmen zu Erzeugung eines laminarturbulenten Grenzschichtübergangs im äußeren Rotorblattbereich nah | rgeben die Simulationen folgende Resultate: - Auf der Druckseite des | Rotorblatts | sind keine Optimierungsmaßnahmen notwendig. - Auf der Saugseite des | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| er Optimierungsmaßnahmen am Rotorblatt ergeben die Simulationen folgende Resultate: - Auf der Druckseite des Rotorblatts sind keine Optimierungsmaßnahmen notwendig. - Auf der Saugseite des Rotorblatts sind Maßnahmen zu Erzeugung eines laminarturbulenten Grenzschichtübergangs im äußeren Rotorblattbereich nahe der Blattspitze sinnvoll. Dies kann durch Auftragen eines Zackenbands nahe der | sind keine Optimierungsmaßnahmen notwendig. - Auf der Saugseite des | Rotorblatts | sind Maßnahmen zu Erzeugung eines laminarturbulenten Grenzschichtüb | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| llen Eigenschaften der elf Einzelschnitte wurden anhand des Grundmodells sinnvoll interpoliert. Eine visuelle Darstellung kann der Abbildung 8 entnommen werden. Abbildung 8: Geometrie des Rotorblatts . 6 Anmerkung: Als Grundlage des Blattmodells wurde ein ähnliches Blatt des gleichen Rotorblatttyps bzgl. Länge und Leistung in BLADED verwendet und spezifisch anhand der Messquerschnitte | g kann der Abbildung 8 entnommen werden. Abbildung 8: Geometrie des | Rotorblatts | . 6 Anmerkung: Als Grundlage des Blattmodells wurde ein ähnliches Bl | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| rflächengitter für Blatt und Gondel. Längenangaben bezogen auf Rotorradius R=39.2m. Abbildung 42: Stromliniendarstellung des Vektors c1 an der Saugseite (links) und Druckseite (rechts) des Rotorblatts ; die Vorderkante des Rotorblatts ist unten. Abbildung 43: Strömungsverhältnisse an der Grenzschicht für Rotorblatt mit vorgegebenem laminar-turbulenten Grenzschichtübergang; turbulente/la | des Vektors c1 an der Saugseite (links) und Druckseite (rechts) des | Rotorblatts | ; die Vorderkante des Rotorblatts ist unten. Abbildung 43: Strömungs | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| el. Längenangaben bezogen auf Rotorradius R=39.2m. Abbildung 42: Stromliniendarstellung des Vektors c1 an der Saugseite (links) und Druckseite (rechts) des Rotorblatts; die Vorderkante des Rotorblatts ist unten. Abbildung 43: Strömungsverhältnisse an der Grenzschicht für Rotorblatt mit vorgegebenem laminar-turbulenten Grenzschichtübergang; turbulente/laminare Grenzschichten ober- bzw. | (links) und Druckseite (rechts) des Rotorblatts; die Vorderkante des | Rotorblatts | ist unten. Abbildung 43: Strömungsverhältnisse an der Grenzschicht | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ersuchungen hinsichtlich der technischen Verringerung der Störgröße des Radarechos bei 2D Radaren reichen von Beeinflussungen von Betriebsrotordrehzahl über Rotorblattform, Materialien des Rotorblatts bis hin zum inneren strukturellen Aufbau des Rotorblatts. Nachdem Windenergieanlagen im Unterschied zu Luftfahrzeugen eine ausgeprägte zeitvariante Radarreflektivität zeigen, die stark du | ungen von Betriebsrotordrehzahl über Rotorblattform, Materialien des | Rotorblatts | bis hin zum inneren strukturellen Aufbau des Rotorblatts. Nachdem W | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| Störgröße des Radarechos bei 2D Radaren reichen von Beeinflussungen von Betriebsrotordrehzahl über Rotorblattform, Materialien des Rotorblatts bis hin zum inneren strukturellen Aufbau des Rotorblatts . Nachdem Windenergieanlagen im Unterschied zu Luftfahrzeugen eine ausgeprägte zeitvariante Radarreflektivität zeigen, die stark durch die Rotordrehzahl bestimmt wird, sind große, moderne | rialien des Rotorblatts bis hin zum inneren strukturellen Aufbau des | Rotorblatts | . Nachdem Windenergieanlagen im Unterschied zu Luftfahrzeugen eine a | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| Gondel der WEA wird permanent dem Wind nachgeführt, so dass der Rotor immer in die Richtung zeigt, aus der der Wind kommt (Luv-Läufer). Über die sog. Pitch-Steuerung, d.h. die Drehung des Rotorblatts um die Längsachse, wird eine Anpassung der Leistung der Anlage an die aktuelle Windgeschwindigkeit vorgenommen. Nach Überschreiten der Anlaufwindgeschwindigkeit werden die einzelnen Rotor | mt (Luv-Läufer). Über die sog. Pitch-Steuerung, d.h. die Drehung des | Rotorblatts | um die Längsachse, wird eine Anpassung der Leistung der Anlage an d | QS-Energy GmbH | |
| iderstandbeiwert eines Kreiszylinders in Abhängigkeit von der Reynoldszahl und der Rauhigkeit. Im Rot sind die möglichen Widerstandsbeiwerte für den zylindrischen Teil (Wurzel) des Repower Rotorblatts , und in blau die möglichen Werte für das obere Ende des Turmes, für einen Windgeschwindigkeitsberech von jeweils 3 bis 13,5 m/s. Abbildung angepasst nach (Hucho, 2002). Die in die Abbildu | Widerstandsbeiwerte für den zylindrischen Teil (Wurzel) des Repower | Rotorblatts | , und in blau die möglichen Werte für das obere Ende des Turmes, für | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ichen Rotorblättern. Alle Rotorblatttypen, die Nordex bei der N90/2500 einsetzt, haben Belastungstests oberhalb der Auslegungsgrenze standgehalten. Zudem hat Nordex bei der Entwicklung des Rotorblatts umfangreiche Materialprüfungen durchgeführt. NORDEX-ROTORBLATTKONZEPT. Rotorblattfertigung bei Nordex | Ein N90/2500-Rotorblatt neben kleineren Generationen. Ihre Vorteile auf einen Blick | egungsgrenze standgehalten. Zudem hat Nordex bei der Entwicklung des | Rotorblatts | umfangreiche Materialprüfungen durchgeführt. NORDEX-ROTORBLATTKONZE | Nordex | |
| alten. 6.2 Rotorblattverstellung Funktionsprinzip Die Blattverstellung ändert den Anstellwinkel, mit dem die Luft das Blattprofil anströmt. Mit dem Blattwinkel ändert sich der Auftrieb des Rotorblatts und damit auch die Kraft, mit der das Blatt den Rotor dreht. Im normalen Betrieb (Automatikbetrieb) wird der Blattwinkel so eingestellt, dass einerseits die im Wind enthaltene Energie opt | attprofil anströmt. Mit dem Blattwinkel ändert sich der Auftrieb des | Rotorblatts | und damit auch die Kraft, mit der das Blatt den Rotor dreht. Im nor | ENERCON GmbH | |
| ichkeit zur Fraktionierung der gewünschten Materialien für ein CFK-Recycling wird im Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) untersucht. Durch eine zielgerichtete Sprengung des Rotorblatts können so verschiedene Bruchstücke für eine Weiterverwendung gewonnen werden. Diese Idee ist neu und wird noch auf ihre praktische und wirtschaftliche Realisierbarkeit untersucht. 8.4 Rep | echnologie (ICT) untersucht. Durch eine zielgerichtete Sprengung des | Rotorblatts | können so verschiedene Bruchstücke für eine Weiterverwendung gewonn | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| rhaupt nicht vor. Werden Angaben, etwa zur Zusammensetzung der Rotorblätter, mitgeteilt, sagt das noch nichts über die genaue Produktionsweise oder Verteilung der Materialien innerhalb des Rotorblatts aus. Verständlicherweise haben Unternehmen ein Interesse daran, ihre Betriebsgeheimnisse zu wahren. Dennoch können Daten über Herstellung, Komponenten, Ersatzteile, Produktionsfehler und | enaue Produktionsweise oder Verteilung der Materialien innerhalb des | Rotorblatts | aus. Verständlicherweise haben Unternehmen ein Interesse daran, ihr | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| rüh neben dem Schiffsantrieb windbetriebene Schöpf- und Mahlwerke entwickelt. Die ersten Formen von Windmühlen verwendeten ein Windrad mit vertikaler Achse, das durch die vom Wind auf die Rotorblätter ausgeübte Widerstandskraft angetrieben wurde. Diese als Widerstandsläufer bezeichnete Bauform erreichen nur einen geringen Wirkungsgrad von maximal etwa einem Viertel der im Folgenden be | en ein Windrad mit vertikaler Achse, das durch die vom Wind auf die | Rotorblätter | ausgeübte Widerstandskraft angetrieben wurde. Diese als Widerstand | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| von La Cour und fortgesetzt durch Windenergiepioniere in Dänemark, Frankreich, USA und Deutschland zwei Konzepte durchgesetzt: Stall und Pitch. In der einfachsten Bauart (Stall) sind die Rotorblätter fest mit der Nabe verbunden (01). Die Drehzahl hält ein direkt an das Netz gekoppelter Asynchrongenerator praktisch konstant. Dabei handelt es sich um einen generatorisch betriebenen, üb | esetzt: Stall und Pitch. In der einfachsten Bauart (Stall) sind die | Rotorblätter | fest mit der Nabe verbunden (01). Die Drehzahl hält ein direkt an | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| er Zahl mit 15 bis 20 Meter Rotordurchmesser und einer Leistung von 50 bis 100 kW. In den folgenden zehn Jahren wurde das Konzept zum Aktiv-Stall-Konzept weiterentwickelt. Dazu müssen die Rotorblätter um ihre Längsachse drehbar in der Nabe gelagert sein. Durch ein Verstellen der Rotorblätter um wenige Grad hin zu größeren Anstellwinkeln (Hinterkante in den Wind gedreht) lässt sich dab | s Konzept zum Aktiv-Stall-Konzept weiterentwickelt. Dazu müssen die | Rotorblätter | um ihre Längsachse drehbar in der Nabe gelagert sein. Durch ein Ve | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| lgenden zehn Jahren wurde das Konzept zum Aktiv-Stall-Konzept weiterentwickelt. Dazu müssen die Rotorblätter um ihre Längsachse drehbar in der Nabe gelagert sein. Durch ein Verstellen der Rotorblätter um wenige Grad hin zu größeren Anstellwinkeln (Hinterkante in den Wind gedreht) lässt sich dabei der Strömungsabriss aktiv beeinflussen und zuverlässig die gewünschte Nennleistung einste | gsachse drehbar in der Nabe gelagert sein. Durch ein Verstellen der | Rotorblätter | um wenige Grad hin zu größeren Anstellwinkeln (Hinterkante in den | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| rialspannungen auftreten. Aktuelle Forschungsprojekte setzen daher unter anderem auf die Verbesserung der experimentellen und numerischen Verfahren zur Ermittlung der Auslegungslasten für Rotorblätter , Triebstrang, Pitch- und Giersystem sowie Turm. Außerdem sollen durch individuelle Pitchverstellung und passive Mechanismen, die auf Faserverbundtechnologien basieren, Lasten reduziert u | n und numerischen Verfahren zur Ermittlung der Auslegungslasten für | Rotorblätter | , Triebstrang, Pitch- und Giersystem sowie Turm. Außerdem sollen du | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| t, allerdings war die Technik nicht ausgereift: 1988 musste sie wegen Materialschäden nach nur 400 Betriebsstunden wieder abgebaut werden. Circa 90 Prozent der heutigen Anlagen haben drei Rotorblätter . Doch es wurde lange Zeit mit unterschiedlichsten Formen von Windrädern experimentiert. Versuche an Anlagen mit einem Rotorblatt haben gezeigt, dass diese bei hohen Drehgeschwindigkeiten | r abgebaut werden. Circa 90 Prozent der heutigen Anlagen haben drei | Rotorblätter | . Doch es wurde lange Zeit mit unterschiedlichsten Formen von Windr | Landratsamt Schweinfurt | |
| indgeschwindigkeit ausschlaggebend: Eine Verdopplung der Windgeschwindigkeit bringt ein 8-faches an Leistung. Außerdem ist der Durchmesser der Rotorkreisfläche sehr wichtig. Je länger die Rotorblätter sind, desto größer ist die Angriffsfläche für den Wind. Auch steigt mit der Höhe der Nabe über dem Boden die Windgeschwindigkeit und somit ebenfalls der Ertrag. Rotorfläche einer Windene | st der Durchmesser der Rotorkreisfläche sehr wichtig. Je länger die | Rotorblätter | sind, desto größer ist die Angriffsfläche für den Wind. Auch steig | Landratsamt Schweinfurt | |
| , dass man sich aufgrund der passiven Windnachführung ein teures System hierzu spart. Der Nachteil sind die entstehenden Lärmemissionen, Leistungsschwankungen sowie starker Verschleiß der Rotorblätter . Rückenwind nutzend: LeeLäufer. Frontwind nutzend: LuvLäufer. Technischer Aufbau einer Windkraftanlage Die gesamte Technik ist in der Gondel untergebracht. Sie ist drehbar auf dem Turm g | Lärmemissionen, Leistungsschwankungen sowie starker Verschleiß der | Rotorblätter | . Rückenwind nutzend: LeeLäufer. Frontwind nutzend: LuvLäufer. Tech | Landratsamt Schweinfurt | |
| riebe ein. Die wichtigsten Teile einer Windkraftanlage sind der Rotor, das Maschinenhaus (Gondel), der Turm mit dem Fundament und die Transformatorstation. Wie funktioniert der Rotor? Die Rotorblätter eines Windrades sind ähnlich geformt wie die Flügel eines Flugzeugs. Strömt der Wind gegen ein Rotorblatt, muss er wegen der gewölbten Form an der Blattoberseite einen längeren Weg zurüc | ament und die Transformatorstation. Wie funktioniert der Rotor? Die | Rotorblätter | eines Windrades sind ähnlich geformt wie die Flügel eines Flugzeug | Landratsamt Schweinfurt | |
| Blattunterseite entsteht ein Überdruck, sie wird deshalb Druckseite genannt. Das Rotorblatt wird also in Richtung der Blattoberseite gesaugt und dadurch in eine Drehbewegung versetzt. Die Rotorblätter bestehen hauptsächlich aus glas- bzw. kohlefaserverstärkten Kunststoffen und werden auf der Rotornabe montiert. Zu Wartungszwecken befindet sich oberhalb der Rotornabe der N117-Anlagen e | attoberseite gesaugt und dadurch in eine Drehbewegung versetzt. Die | Rotorblätter | bestehen hauptsächlich aus glas- bzw. kohlefaserverstärkten Kunsts | Landratsamt Schweinfurt | |
| b. So lässt die Antriebskraft nach und mit ihr auch die Rotor geschwindigkeit. Bei der Pitch-Regelung (aus dem Englischen „pitch“: Neigungswinkel; Blattwinkelverstellung) dagegen sind die Rotorblätter einzeln steuerbar. Das Blatt kann um seine Längsachse verstellt werden. Bei Sturm werden die Blätter so eingestellt, dass der Wind wirkungslos daran vorbei weht, indem die Vorderkante de | n „pitch“: Neigungswinkel; Blattwinkelverstellung) dagegen sind die | Rotorblätter | einzeln steuerbar. Das Blatt kann um seine Längsachse verstellt we | Landratsamt Schweinfurt | |
| sind folgende Grundsätze maßgebend: a) Technisches Repowering und eine Erhöhung der bisherigen Anlage um maximal 10 % der bisherigen Anlagenhöhe, die definiert ist als Nabenhöhe inklusive Rotorblätter , lösen keine zusätzliche Landschaftsbildbeeinträchtigung und damit auch keine Kompensationspflicht aus. b) Beträgt die Höhenabweichung im Vergleich zur Altanlage mehr als 10 %, liegt in | r bisherigen Anlagenhöhe, die definiert ist als Nabenhöhe inklusive | Rotorblätter | , lösen keine zusätzliche Landschaftsbildbeeinträchtigung und damit | Bayerische Staatsministerien des Innern, für Bau und Verkehr, für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst, der Finanzen, für Landesentwicklung und Heimat, für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, für Umwelt und Verbraucherschutz, für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten sowie für Gesundheit und Pflege | |
| tärken herzustellen, war auch für die ausführende Gießerei Neuland. Nur wenige Gießereien in Deutschland haben sich bislang auf derart große Werkstücke spezialisiert. Die neu entwickelten Rotorblätter haben eine Länge von 52 m, eine maximale Breite von 6 m und eine Oberfläche von 450 m2 . Die Blätter müssen bei begrenztem Gewicht eine hohe Steifigkeit gegen den anströmenden Wind mitbr | ang auf derart große Werkstücke spezialisiert. Die neu entwickelten | Rotorblätter | haben eine Länge von 52 m, eine maximale Breite von 6 m und eine O | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| umfangreiches logistisches Konzept voraus, das bereits in der Bauphase beginnt. Einzelne Komponentengruppen werden am Boden bis zu einem maximalen Gewicht von 110 Tonnen vormontiert. Die Rotorblätter werden auf langen Strecken von Binnenschiffen transportiert. Der Mast wird aus Beton in Ortsbetonbauweise mit Gleitschalung in einem kontinuierlichen Arbeitsprozess über fünf Wochen erri | oden bis zu einem maximalen Gewicht von 110 Tonnen vormontiert. Die | Rotorblätter | werden auf langen Strecken von Binnenschiffen transportiert. Der M | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| rundstückseigentümer sollten dabei nicht bevorzugt behandelt werden und ein zukünftiges Repowering der Anlagen soll hierdurch nicht verhindert werden. Es soll vermieden werden, dass die Rotorblätter über Straßen streichen. Um ein einheitliches Bild der beiden Windparks zu erreichen, sollen die gestalterischen Festsetzungen der Nachbarbebauungspläne übernommen werden. Insbesondere | durch nicht verhindert werden. Es soll vermieden werden, dass die | Rotorblätter | über Straßen streichen. Um ein einheitliches Bild der beiden Win | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| stgesetzt werden. Insbesondere gehören hierzu: − Vorgabe der Farbgebung für die wesentlichen Anlagenteile, − Einheitliche Formgebung der Anlagen im Windpark, − Anzahl und Drehrichtung der Rotorblätter , − aktive und passiver Beleuchtung, − Regelung der Installierung von Werbeanlagen. Abgesehen von den zulässigen Windenergieanlagen, ist es auch für die Nebenanlagen sinnvoll; zumindest h | e Formgebung der Anlagen im Windpark, − Anzahl und Drehrichtung der | Rotorblätter | , − aktive und passiver Beleuchtung, − Regelung der Installierung v | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| en. Für die Tageskennzeichnung werden zwei alternativen genannt. - Zum einen kann bei Anlagen, mit einer Höhe von mehr als 100 m bis einschließlich 150 m über Grund auf die Markierung der Rotorblätter verzichtet werden, wenn im Bereich der Gondel ein weiß blitzendes Feuer angebracht wird und der Mast mit einer 3 m breiten, orang/rot farbigen Ringmarkierung versehen ist. - Zum anderen | ls 100 m bis einschließlich 150 m über Grund auf die Markierung der | Rotorblätter | verzichtet werden, wenn im Bereich der Gondel ein weiß blitzendes | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| reich der Gondel ein weiß blitzendes Feuer angebracht wird und der Mast mit einer 3 m breiten, orang/rot farbigen Ringmarkierung versehen ist. - Zum anderen erfolgt eine Kennzeichnung der Rotorblätter durch einen 6m breiten Farbstreifen. Hierdurch entfallen ein weiterer Farbstreifen im Bereich des Mastes und ein weiß blitzendes Feuer im Bereich der Gondel. Auf diese Tageskennzeichnung | rkierung versehen ist. - Zum anderen erfolgt eine Kennzeichnung der | Rotorblätter | durch einen 6m breiten Farbstreifen. Hierdurch entfallen ein weite | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| t festgeschrieben. Blinkfeuer „W, rot“ blinkt in einer besonderen Taktfrequenz. Es muß immer doppelt auf dem Maschinenhaus einer Windenergieanlage angebracht werden, um Verdeckungen durch Rotorblätter zu vermeiden. Die photometrische Lichtstärke auf der Gondel beträgt damit mindestens 340 cd. Bezüglich der neuen z.T. noch unausgereiften Nachtkennzeichnungsmöglichkeiten soll auf der Eb | us einer Windenergieanlage angebracht werden, um Verdeckungen durch | Rotorblätter | zu vermeiden. Die photometrische Lichtstärke auf der Gondel beträg | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| n überschritten. Es wurde daher empfohlen mittels einer Abschaltautomatik die Schattendauer entsprechend den Richtwerten zu begrenzen. 8.4 Weitere Emissionsformen Je nach Beschichtung der Rotorblätter kann es zu Belästigungen durch Lichtreflexion kommen. Dabei wird das direkte Sonnenlicht so an den Rotorblättern gespiegelt, dass es als „Flackerlicht“ am Immissionsort belästigend wirkt | zu begrenzen. 8.4 Weitere Emissionsformen Je nach Beschichtung der | Rotorblätter | kann es zu Belästigungen durch Lichtreflexion kommen. Dabei wird d | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| t. In der Vergangenheit war dieser Effekt bei hochglänzenden Rotoroberflächen aufgetreten. Diese Oberflächengestaltung ist inzwischen verändert worden, es werden nunmehr durchweg nur noch Rotorblätter mit matter Oberfläche mit entsprechend niedrigem Glanzgrad verwendet. Deshalb sind Beeinträchtigungen durch Lichtreflexion nicht zu erwarten. Eine weitere Emissionsform von Windenergiean | st inzwischen verändert worden, es werden nunmehr durchweg nur noch | Rotorblätter | mit matter Oberfläche mit entsprechend niedrigem Glanzgrad verwend | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| ritte Teil, Aufstellung und Inbetriebnahme der Anlagen, kann in ca. zwei Monaten abgeschlossen werden. Hierbei werden die auf einem Tieflader transportierten Anlagenteile Turm, Gondel und Rotorblätter mit Hilfe eines Autokranes auf die Fundamente montiert. Das Herstellen der leitenden Verbindungen und die Inbetriebnahme erfordern keine nennenswerten Außenarbeiten mehr. Der eigentliche | e auf einem Tieflader transportierten Anlagenteile Turm, Gondel und | Rotorblätter | mit Hilfe eines Autokranes auf die Fundamente montiert. Das Herste | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| e landschaftsverändernde Wirkung von Windenergieanlagen resultiert in erster Linie aus der Höhe der baulichen Anlagen, die aber letztlich erst in Verbindung mit der drehenden Bewegung der Rotorblätter dominant werden. Je höher der Mast ist, bezogen auf die Nabe der Rotorachse, desto größer ist im allg. auch der Durchmesser des Rotors. Mit steigender Höhe der Anlage nimmt auch der land | ie aber letztlich erst in Verbindung mit der drehenden Bewegung der | Rotorblätter | dominant werden. Je höher der Mast ist, bezogen auf die Nabe der R | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| en. Somit kann die im Wind enthaltene Energie auch im Teillastbereich immer optimal genutzt werden (ENERCON, 19.08.2015: Technische Beschreibung ENERCON Windenergieanlage E-115 3 MW). Die Rotorblätter der E-115 sind speziell für den Betrieb mit variabler Blattverstellung und variabler Drehzahl ausgelegt. Die Oberflächenbeschichtung auf PU-Basis schützt die Rotorblätter vor Umwelteinfl | Technische Beschreibung ENERCON Windenergieanlage E-115 3 MW). Die | Rotorblätter | der E-115 sind speziell für den Betrieb mit variabler Blattverstel | VDH Projektmanagement GmbH | |
| E-115 3 MW). Die Rotorblätter der E-115 sind speziell für den Betrieb mit variabler Blattverstellung und variabler Drehzahl ausgelegt. Die Oberflächenbeschichtung auf PU-Basis schützt die Rotorblätter vor Umwelteinflüssen wie z. B. UVStrahlung und Erosion. Die Beschichtung ist sehr abriebfest und zähhart. Die drei Rotorblätter werden jeweils durch voneinander unabhängige mikroprozesso | ahl ausgelegt. Die Oberflächenbeschichtung auf PU-Basis schützt die | Rotorblätter | vor Umwelteinflüssen wie z. B. UVStrahlung und Erosion. Die Beschi | VDH Projektmanagement GmbH | |
| elegt. Die Oberflächenbeschichtung auf PU-Basis schützt die Rotorblätter vor Umwelteinflüssen wie z. B. UVStrahlung und Erosion. Die Beschichtung ist sehr abriebfest und zähhart. Die drei Rotorblätter werden jeweils durch voneinander unabhängige mikroprozessorgesteuerte Blattverstelleinheiten verstellt. Der eingestellte Blattwinkel wird über je eine Blattwinkelmessung ständig überprüf | Erosion. Die Beschichtung ist sehr abriebfest und zähhart. Die drei | Rotorblätter | werden jeweils durch voneinander unabhängige mikroprozessorgesteue | VDH Projektmanagement GmbH | |
| ie drei Blattwinkel miteinander synchronisiert. Dies ermöglicht eine schnelle und präzise Einstellung der Blattwinkel entsprechend den vorherrschenden Windverhältnissen (Pitchsystem). Die Rotorblätter der Anlage verfügen über ein integriertes ENERCON Blitzschutzsystem, das mögliche Blitzeinschläge mit hoher Sicherheit schadlos ableitet. Die Ableitung erfolgt durchgängig unter Umgehung | tsprechend den vorherrschenden Windverhältnissen (Pitchsystem). Die | Rotorblätter | der Anlage verfügen über ein integriertes ENERCON Blitzschutzsyste | VDH Projektmanagement GmbH | |
| ng der Anlage ist galvanisch getrennt aufgebaut und mit Überspannungsableitern versehen. Die Windenergieanlage muss stillgesetzt werden, wenn die Wetterlage die Gefahr einer Vereisung der Rotorblätter hervorruft. Zur Vermeidung des Wegschleuderns von Eis werden von der Betriebsführung Plausibilitätsprüfungen vorgenommen. Meldet die Steuerung ungewöhnliche Vibrationen oder eine zu groß | lgesetzt werden, wenn die Wetterlage die Gefahr einer Vereisung der | Rotorblätter | hervorruft. Zur Vermeidung des Wegschleuderns von Eis werden von d | VDH Projektmanagement GmbH | |
| gestattet, die dazu dienen, die WEA dauerhaft in einem sicheren Betriebsbereich zu halten: Not-Halt-Taster (Bei Betätigung eines Not-Halt-Tasters wird die Rotorbremse eingeschaltet. Die Rotorblätter werden notverstellt) Hauptschalter (In der ENERCON Windenergieanlage sind am Steuerschrank und am Gondelsteuerschrank Hauptschalter verbaut. Sie schalten bei Betätigung fast die gesamt | gung eines Not-Halt-Tasters wird die Rotorbremse eingeschaltet. Die | Rotorblätter | werden notverstellt) Hauptschalter (In der ENERCON Windenergiean | VDH Projektmanagement GmbH | |
| ament ist eine Fläche frei zu halten bzw. zu roden. Die Rodungsfläche kann zum Teil nach der Errichtung der Windenergieanlage wieder aufgeforstet werden. Zur Einzelblattmontage müssen die Rotorblätter während des Hubvorganges mittels Seilen und Winden abgespannt und in Position gebracht werden. Die Fixierung der Winden erfolgt am Boden in einer Distanz von ca. 60 bis 100 Metern zur Ro | nlage wieder aufgeforstet werden. Zur Einzelblattmontage müssen die | Rotorblätter | während des Hubvorganges mittels Seilen und Winden abgespannt und | VDH Projektmanagement GmbH | |
| In Kurven vergrößert sich die Zuwegungsbreite. Maßgebend für die Dimensionierung ist hierbei die längste Transportkombination mit einer Gesamtlänge von 56 m für die Anlieferung der E-115 Rotorblätter . So sind im Speziellen folgende Maße für Radien und Überschwenkbereiche konstruktiv zu beachten und im Baufeld zu realisieren: Abbildung 2: Kurvenradien 90 Grad Quelle: ENERCON, 16.06.20 | nation mit einer Gesamtlänge von 56 m für die Anlieferung der E-115 | Rotorblätter | . So sind im Speziellen folgende Maße für Radien und Überschwenkber | VDH Projektmanagement GmbH | |
| emissionen Der Betrieb der Windenergieanlagen kann in der Umgebung Störwirkungen durch Lichtimmissionen bei Sonnenschein verursachen und zu Lichtreflexionen bzw. direktem Schattenwurf der Rotorblätter führen. Die Immissionen wurden in einem Schattenwurfgutachten ermittelt (IEL GmbH: Berechnung der Schattenwurfdauer für fünf Windenergieanlagen am Standort Peterberg. Aurich, 05.07.2016) | verursachen und zu Lichtreflexionen bzw. direktem Schattenwurf der | Rotorblätter | führen. Die Immissionen wurden in einem Schattenwurfgutachten ermi | VDH Projektmanagement GmbH | |
| in einem Schattenwurfgutachten ermittelt (IEL GmbH: Berechnung der Schattenwurfdauer für fünf Windenergieanlagen am Standort Peterberg. Aurich, 05.07.2016). Durch die matten Anstriche der Rotorblätter werden Lichtreflexionen (sog. Discoeffekt) vermieden. Die Untersuchung bezieht sich auf den Zeitpunkt und die Dauer einer möglichen Beeinträchtigung durch Schattenwurf des drehenden Roto | dort Peterberg. Aurich, 05.07.2016). Durch die matten Anstriche der | Rotorblätter | werden Lichtreflexionen (sog. Discoeffekt) vermieden. Die Untersuc | VDH Projektmanagement GmbH | |
| durch den Einsatz von technischen Schutzvorkehrungen unwahrscheinlich. Durch das Drehen der Rotoren wird zudem ein visueller Reiz ausgelöst. Im von der Sonne abgewandten Bereich lösen die Rotorblätter einen sogenannten Schattenwurf aus. Die Gesamthöhe der WEA liegt über 100 m, wodurch eine Pflicht zur Kennzeichnung durch eine sogenannte Befeuerung notwendig wird. Diese führt oftmals z | ller Reiz ausgelöst. Im von der Sonne abgewandten Bereich lösen die | Rotorblätter | einen sogenannten Schattenwurf aus. Die Gesamthöhe der WEA liegt ü | VDH Projektmanagement GmbH | |
| 6.6). Weiterhin werden potenzielle betriebsbedingte Wirkfaktoren für den Menschen durch Lichtreflexionen und Schattenwurf ausgelöst. Zusätzlich kann es theoretisch durch die Rotation der Rotorblätter zu Eiswurf und einer Abriegelung von Belüftungsschneisen kommen. Durch die Anlagen können die Sichtbeziehungen zu naturraumtypischen Besonderheiten gestört werden. 5.4 Auswirkungen bei S | rf ausgelöst. Zusätzlich kann es theoretisch durch die Rotation der | Rotorblätter | zu Eiswurf und einer Abriegelung von Belüftungsschneisen kommen. D | VDH Projektmanagement GmbH | |
| spezielles Blitzschutzsystem, das die Blitze sicher ins Erdreich ableitet. Es gibt keine negativen Auswirkungen auf das öffentliche Stromnetz oder die Umgebung der Windenergieanlagen. Die Rotorblätter der Anlage verfügen über ein integriertes ENERCON Blitzschutzsystem (GFK/Epoxidharz mit integriertem Blitzschutz), das mögliche Blitzeinschläge mit hoher Sicherheit schadlos ableitet. Di | öffentliche Stromnetz oder die Umgebung der Windenergieanlagen. Die | Rotorblätter | der Anlage verfügen über ein integriertes ENERCON Blitzschutzsyste | VDH Projektmanagement GmbH | |
| en sich im Maschinenträger, der die gesamte Ölmenge aufnehmen kann, zusätzlich sind unter den Azimutantrieben Ölauffangwannen montiert. Blattverstellung: Über 3 Pitchgetriebe werden die Rotorblätter der E-115 mit je einem Pitchmotor verstellt. Die Pitchgetriebe sind mit nur 6 l Getriebeöl befüllt. Die gesamte Gondel und der Rotorkopf sind mit einer Aluminiumverkleidung gekapselt, so | annen montiert. Blattverstellung: Über 3 Pitchgetriebe werden die | Rotorblätter | der E-115 mit je einem Pitchmotor verstellt. Die Pitchgetriebe sin | VDH Projektmanagement GmbH | |
| in einem Schattenwurfgutachten ermittelt (IEL GmbH: Berechnung der Schattenwurfdauer für fünf Windenergieanlagen am Standort Peterberg. Aurich, 05.07.2016). Durch die matten Anstriche der Rotorblätter werden Lichtreflexionen (sog. Discoeffekt) vermieden. Die Untersuchung bezieht sich auf den Zeitpunkt und die Dauer einer möglichen Beeinträchtigung durch Schattenwurf des drehenden Roto | dort Peterberg. Aurich, 05.07.2016). Durch die matten Anstriche der | Rotorblätter | werden Lichtreflexionen (sog. Discoeffekt) vermieden. Die Untersuc | VDH Projektmanagement GmbH | |
| den Anlagen, die dem heutigen Stand der Technik entsprechen, durch einen speziellen, lichtabsorbierenden Anstrich nicht relevant. Zur Vermeidung von Lichtreflexionen sind bei den WEA die Rotorblätter sowie das Gehäuse der Maschine mit einem matten Grauton beschichtet. 6.6.4 Eiswurf Eisansatz an Rotorblättern von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhten Gefährdun | relevant. Zur Vermeidung von Lichtreflexionen sind bei den WEA die | Rotorblätter | sowie das Gehäuse der Maschine mit einem matten Grauton beschichte | VDH Projektmanagement GmbH | |
| Es können verschiedene Maßnahme ergriffen werden, um diese Gefährdung zu reduzieren. Die Windenergieanlagen müssen stillgesetzt werden, wenn die Wetterlage die Gefahr einer Vereisung der Rotorblätter hervorruft. Zur Vermeidung des Wegschleuderns von Eis werden von der Betriebsführung Plausibilitätsprü- fungen vorgenommen. Meldet die Steuerung ungewöhnliche Vibrationen oder eine zu gr | lgesetzt werden, wenn die Wetterlage die Gefahr einer Vereisung der | Rotorblätter | hervorruft. Zur Vermeidung des Wegschleuderns von Eis werden von d | VDH Projektmanagement GmbH | |
| gemäß den vom LAI empfohlenen Beurteilungskriterien zu begrenzen. Es sind folgende Maßnahmen bezüglich der Lichtreflexionen erforderlich: Zur Vermeidung von Lichtreflexionen werden die Rotorblätter mit einem matten Anstrich versehen. 8.1.7 Landschaft Aufstellung der WEA möglichst nicht in einer Reihe, sondern flächenhaft konzentriert Verwendung dreiflügeliger Rotoren Übereins | onen erforderlich: Zur Vermeidung von Lichtreflexionen werden die | Rotorblätter | mit einem matten Anstrich versehen. 8.1.7 Landschaft Aufstellung | VDH Projektmanagement GmbH | |
| erfüllt die wichtigsten Voraussetzungen für eine hochwertige Anlage. Es 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, Leeläufe | der Gesamtanlage, die spezielle strömungsmechanische Auslegung der | Rotorblätter | , das naturnahe Design, der speziell entwickelte hochpolige PM Gene | DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006 | |
| file aus der Flugzeugindustrie. Die Optimierung dieser Profile wurde lange Zeit vernachlässigt. Dieses Projekt will auf Basis von Untersuchungen im Windkanal Methoden entwickeln, um diese Rotorblätter im Rahmen von Reparaturen zu optimieren. Durch eine solche aerodynamische Optimierung können im Idealfall Ertragsverbesserungen von 5% erreicht werden. Entsprechend erhöht sich der Beitr | Basis von Untersuchungen im Windkanal Methoden entwickeln, um diese | Rotorblätter | im Rahmen von Reparaturen zu optimieren. Durch eine solche aerodyn | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| .2013) - Vortrag auf der DFMRS Tagung „Windenergie“ (07.11.2013) Fazit Die erste Phase des Projektes zeigt, dass die ausgewählten Arbeitsmethoden geeignet sind, um unbekannte, gebrauchte Rotorblätter im Hinblick auf eine Ertragssteigerung zu optimieren. Die gewählten Modifikationen sind direkt vor Ort im Rahmen von Reparaturarbeiten implementierbar, mit entsprechender Kostenersparnis | sgewählten Arbeitsmethoden geeignet sind, um unbekannte, gebrauchte | Rotorblätter | im Hinblick auf eine Ertragssteigerung zu optimieren. Die gewählte | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| uzierte Frequenz - Reynolds-Zahl - Cp Leistungsbeiwert Schubbeiwert Drehmomentbeiwert Ρ Standard Dichte = 1,2251 [kg/m3] Λ Schnelllaufzahl Zusammenfassung Das Projekt hatte zum Ziel, für Rotorblätter an bestehenden, älteren Windenergieanlagen Modifikationen zu entwickeln, die im Zuge von routinemäßigen Reparaturen vorgenommen werden können und durch die eine deutliche Steigerung des | Λ Schnelllaufzahl Zusammenfassung Das Projekt hatte zum Ziel, für | Rotorblätter | an bestehenden, älteren Windenergieanlagen Modifikationen zu entwi | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| lage erreicht wird. Dadurch wird der Beitrag zum Klimaschutz der einzelnen WEA gesteigert, ohne neuen Zubau zu generieren. Außerdem machen die Optimierungen es möglich, die ursprünglichen Rotorblätter so lange wie möglich bei gesteigerten Erträgen zu nutzen, was im Gegensatz zur Ersetzung durch völlig neue Rotorblätter sehr materialsparend und damit im Vergleich umweltfreundlich ist. | n. Außerdem machen die Optimierungen es möglich, die ursprünglichen | Rotorblätter | so lange wie möglich bei gesteigerten Erträgen zu nutzen, was im G | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| n. Außerdem machen die Optimierungen es möglich, die ursprünglichen Rotorblätter so lange wie möglich bei gesteigerten Erträgen zu nutzen, was im Gegensatz zur Ersetzung durch völlig neue Rotorblätter sehr materialsparend und damit im Vergleich umweltfreundlich ist. Diese Modifikationen machen vor allem bei WEA Sinn, die sich nicht fürs Repowering eignen. Dies sind vor allem Anlagen d | rträgen zu nutzen, was im Gegensatz zur Ersetzung durch völlig neue | Rotorblätter | sehr materialsparend und damit im Vergleich umweltfreundlich ist. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| desstiftung Umwelt vorgelegt. Als Ergänzung zum ursprünglichen Scope des Antrags sollte im Rahmen der Modifikation der Profile auch auf eine Verbesserung der akustischen Eigenschaften der Rotorblätter hingewirkt werden, da sich die Lärmbelastung durch Windenergieanlagen als ein wiederkehrendes Argument bei Akzeptanzdiskussionen über die Windenergie erwiesen hat. Antragssteller ist die | rofile auch auf eine Verbesserung der akustischen Eigenschaften der | Rotorblätter | hingewirkt werden, da sich die Lärmbelastung durch Windenergieanla | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| So haben WEA älterer Bauweise oft Rotorblattprofile, die für die Flugzeugindustrie entwickelt und nicht speziell für den Einsatz an Windenergieanlagen optimiert wurden. Häufig beruhen die Rotorblätter dieser Windenergieanlagengeneration auf sogenannten NACA-Profilen. Die NACA, die Vorgängerinstitution der heutigen NASA, entwickelte ab den 30er Jahren eine Serie von 2D-Querschnitten vo | Einsatz an Windenergieanlagen optimiert wurden. Häufig beruhen die | Rotorblätter | dieser Windenergieanlagengeneration auf sogenannten NACA-Profilen. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Deutschland sechs Jahre und älter [RW12]. An diesen Windenergieanlagen werden zunehmend Reparaturen notwendig. Im Verlauf von Reinigungs- und Wartungsarbeiten besteht die Möglichkeit, die Rotorblätter so zu modifizieren, dass sie einen höheren Energieertrag erwirtschaften. Dadurch verbessert sich nicht nur die wirtschaftliche Situation der Betreiber, sondern auch der Beitrag der einze | f von Reinigungs- und Wartungsarbeiten besteht die Möglichkeit, die | Rotorblätter | so zu modifizieren, dass sie einen höheren Energieertrag erwirtsch | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| essert sich nicht nur die wirtschaftliche Situation der Betreiber, sondern auch der Beitrag der einzelnen WEA zum Klimaschutz steigt. Ziel des Projektes ist es zu untersuchen, ob sich die Rotorblätter von derzeit aufgestellten Windenergieanlagen nachträglich verbessern lassen und wenn ja, in welcher Form dies geschehen kann. Es soll mit ökonomisch sinnvollem Aufwand ein verbessertes P | chutz steigt. Ziel des Projektes ist es zu untersuchen, ob sich die | Rotorblätter | von derzeit aufgestellten Windenergieanlagen nachträglich verbesse | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| tionen zur Optimierung zu entwickeln und durch eine erste Abschätzung zu bewerten, ob diese Modifikationen den Ertrag steigern können und sich im Rahmen der bestehenden Zertifizierung der Rotorblätter wirtschaftlich umsetzen lassen. In der zweiten Projektphase sollen die Modifikationen weiter optimiert werden und ihre Wirkung weitreichend untersucht werden. Ein weiteres Ziel neben der | eigern können und sich im Rahmen der bestehenden Zertifizierung der | Rotorblätter | wirtschaftlich umsetzen lassen. In der zweiten Projektphase sollen | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nen Zertifizierer soll abschließend die Übereinstimmung der Maßnahmen mit dem bestehenden Typenzertifikat bestätigt werden. Am Ende des Projektes soll ein Set Add-ons zur Modifikation der Rotorblätter stehen, die im Rahmen von Reparaturarbeiten an das Rotorblatt aufgebracht werden können und zu einer Ertragssteigerung von um die 5% führen. Besonders geeignet für ein solches Vorhaben s | en. Am Ende des Projektes soll ein Set Add-ons zur Modifikation der | Rotorblätter | stehen, die im Rahmen von Reparaturarbeiten an das Rotorblatt aufg | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Guard Engineering vermessen werden, um so den Ist-Zustand in Bezug auf die aerodynamischen Eigenschaften des Rotorblattes aufzunehmen. Dieses Vorgehen war notwendig, da die Hersteller der Rotorblätter die Konstruktionsdaten der Blätter nicht offen legen. Zusätzlich zur Vermessung der Profile im Windkanal in Bremerhaven wurden die Profile auch noch im Windkanal der Universität Oldenbur | s aufzunehmen. Dieses Vorgehen war notwendig, da die Hersteller der | Rotorblätter | die Konstruktionsdaten der Blätter nicht offen legen. Zusätzlich z | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| zu können (Vgl. Abbildung 26 und Abbildung 27). Ergebnisse AP 1a – Vermessung des aerodynamischen Ist-Zustandes Hauptziel des ersten Arbeitspaketes war die Aufnahme des Ist-Zustandes der Rotorblätter . Dieses Ziel wurde durch die umfangreiche Vermessung der Profilmodelle im Windkanal erreicht. Alle fünf Profile wurden einzeln aerodynamisch und akustisch (vgl. AP 2) vermessen. Abbildun | el des ersten Arbeitspaketes war die Aufnahme des Ist-Zustandes der | Rotorblätter | . Dieses Ziel wurde durch die umfangreiche Vermessung der Profilmod | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| rch die Entwicklung von Optimierungsmaßnahmen soll der Leistungsertrag der WEA gesteigert werden. Ein Nebeneffekt dabei ist eine Reduktion der Drehzahl im Nennleistungsbereich. Optimierte Rotorblätter führen dazu, dass die Windenergieanlage nicht so schnell drehen muss, um dieselbe Leistung zu erreichen. Dafür wurden anhand des vermessenen Ist-Zustand des Rotorblattes Bereiche für ein | ist eine Reduktion der Drehzahl im Nennleistungsbereich. Optimierte | Rotorblätter | führen dazu, dass die Windenergieanlage nicht so schnell drehen mu | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nicht mehr in Erwägung gezogen. Zum einen ließ die Vermessung des Ist-Zustandes darauf schließen, dass dies nicht nötig ist. Zum anderen wäre diese Modifikation nur durch einen Abbau der Rotorblätter umzusetzen. Dies sollte vermieden werden. Maßnahmen zur akustischen Optimierung Ein Ansatzpunkt für die akustische Optimierung des Rotorblattes ist die Neupositionierung der bereits vorh | ist. Zum anderen wäre diese Modifikation nur durch einen Abbau der | Rotorblätter | umzusetzen. Dies sollte vermieden werden. Maßnahmen zur akustische | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| der Vermessung des Ist-Zustandes (vgl. AP 1) unter Berücksichtigung der gängigen Literatur zeigen, dass der ökonomischste, schnellste und erfolgversprechendste Weg zur Optimierung dieser Rotorblätter im Anbau bzw. in der Neupositionierung von aerodynamischen Hilfsmitteln besteht. Folgende Optimierungsmaßnahmen wurden konkret für die Simulation in AP 4 vorgeschlagen: - Einbauten an de | te, schnellste und erfolgversprechendste Weg zur Optimierung dieser | Rotorblätter | im Anbau bzw. in der Neupositionierung von aerodynamischen Hilfsmi | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ichtzäunen verkleinern. Orientiert an den dortigen Angaben wurden auf der Oberseite des Blatts Grenzschichtzäune mit der in Abbildung 48 skizzierten Geometrie eingebaut. Untersucht wurden Rotorblätter mit einem bzw. zwei Grenzschichtzäunen im Abstand von 20% bzw. 33% des Rotorradius’ zur Rotorachse, wie im AP3 schon beschrieben, in der Nähe von S1. Abbildung 49 zeigt die Ergebnisse be | in Abbildung 48 skizzierten Geometrie eingebaut. Untersucht wurden | Rotorblätter | mit einem bzw. zwei Grenzschichtzäunen im Abstand von 20% bzw. 33% | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| die den Abbau des Rotorblattes oder die Installation eines völlig neuen Rotorblattes beinhalten würden, als gering einzuschätzen ist. Für die Montage der Anbaukomponenten wurden für drei Rotorblätter etwa 75 Arbeitsstunden á 215,00 €/h angesetzt. Es ist damit zu rechnen, dass zusätzliche Kosten für die Demontage von bereits vorhandenen aerodynamischen Hilfsmitteln anfallen, wofür noc | uschätzen ist. Für die Montage der Anbaukomponenten wurden für drei | Rotorblätter | etwa 75 Arbeitsstunden á 215,00 €/h angesetzt. Es ist damit zu rec | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| he Kosten für die Demontage von bereits vorhandenen aerodynamischen Hilfsmitteln anfallen, wofür nochmals rund 25 Arbeitsstunden angesetzt werden. Hinzu kämen Kosten für die Fertigung der Rotorblätter und die Miete der Hebebühne, sodass alles in allem mit Gesamtkosten von etwa 31.000,-€ zu rechnen wäre. Zum Vergleich: die Kosten für die Demontage eines kompletten Rotors eine WEA mit 8 | sstunden angesetzt werden. Hinzu kämen Kosten für die Fertigung der | Rotorblätter | und die Miete der Hebebühne, sodass alles in allem mit Gesamtkoste | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| en An- und Abbau des Rotors Kosten in Höhe von 70.000,-€ anfallen würden. Mit steigender Nabenhöhe steigen zudem auch die Kosten weiter an. Dadurch bleibt das Verfahren ohne Demontage der Rotorblätter im Verhältnis relativ kostengünstig. Vergleicht man den zu erwartenden finanziellen Aufwand mit den zu erwartenden Ertragssteigerungen durch die Modifikation, kann das Verfahren als wirt | e Kosten weiter an. Dadurch bleibt das Verfahren ohne Demontage der | Rotorblätter | im Verhältnis relativ kostengünstig. Vergleicht man den zu erwarte | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| eistungskurve, Pitchregelung, Sicherheitskonzept, etc.) kombiniert. Die DWO verwendet für diese Berechnung die Software BLADED der Firma Garrad Hassan. Die aerodynamische Manipulation der Rotorblätter und deren Auswirkungen wurden in den vorangegangenen Arbeitspaketen rechnerisch bewertet, in eine Modellform überführt und durch Messungen im Windkanal bewertet. Es erfolgte stets ein Ve | BLADED der Firma Garrad Hassan. Die aerodynamische Manipulation der | Rotorblätter | und deren Auswirkungen wurden in den vorangegangenen Arbeitspakete | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| verhältnis 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 dem Wind. Nennleistung 1.5 MW Rotordurchmesser 77.1 m Anzahl der Rotorblätter 3 - Nabenhöhe 61.5 m Turmhöhe 60 m Rotorüberhang 3.7 m | eit von 4 m/s und dreht ab einer Windgeschwindigkeit von 20 m/s die | Rotorblätter | mit einem Pitchwinkel ϑ = 90 ° in Fahnenstellung aus dem Wind. Ne | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| s und dreht ab einer Windgeschwindigkeit von 20 m/s die Rotorblätter mit einem Pitchwinkel ϑ = 90 ° in Fahnenstellung aus dem Wind. Nennleistung 1.5 MW Rotordurchmesser 77.1 m Anzahl der Rotorblätter 3 - Nabenhöhe 61.5 m Turmhöhe 60 m Rotorüberhang 3.7 m Rotationale Drehrichtung Uhrzeigersinn - Übertragung Getriebe - Aerodynamische Kontrolle Pitch - Fixe / Variable Geschwindigkeit Va | s dem Wind. Nennleistung 1.5 MW Rotordurchmesser 77.1 m Anzahl der | Rotorblätter | 3 - Nabenhöhe 61.5 m Turmhöhe 60 m Rotorüberhang 3.7 m Rotationale | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ordex, Fuhrländer und Repower), s. Anhang. Bewertung der Ergebnisse des Gesamtprojekts im Hinblick auf die ursprüngliche Zielsetzung Ziel des Projektes war es, zu untersuchen ob sich die Rotorblätter von derzeit aufgestellten Windenergieanlagen nachträglich verbessern lassen und wenn ja, in welcher Form dies geschehen kann. Es soll mit ökonomisch sinnvollem Aufwand ein verbessertes P | e Zielsetzung Ziel des Projektes war es, zu untersuchen ob sich die | Rotorblätter | von derzeit aufgestellten Windenergieanlagen nachträglich verbesse | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| erhöhten Auftrieb kompensiert werden kann. Negative Einflüsse auf die Festigkeit der Profile konnten auch in der Lastsimulation nicht festgestellt werden. Eine akustische Optimierung der Rotorblätter durch die Modifizierungen – auch wenn sie nicht Bestandteil des Antrags dieser Projektphase war – scheint in diesem Zusammenhang eine sinnvolle Ergänzung darzustellen, da sie die Akzepta | mulation nicht festgestellt werden. Eine akustische Optimierung der | Rotorblätter | durch die Modifizierungen – auch wenn sie nicht Bestandteil des An | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| att-Außenbereich sinnvoll und kann ohne negative Einwirkungen auf die erzeugte Leistung implementiert werden. Eine Neu-Zertifizierung ist ebenfalls nicht notwendig, wenn die modifizierten Rotorblätter weniger Schall erzeugen als die unmodifizierten. Die Zusammenarbeit der Projektpartner hat sich bewährt und soll auch in einer zweiten Projektphase aufrechterhalten werden. Ausführliche | ertifizierung ist ebenfalls nicht notwendig, wenn die modifizierten | Rotorblätter | weniger Schall erzeugen als die unmodifizierten. Die Zusammenarbei | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| uf ein bestehendes Rotorblatt geklebt werden, ist diese Methode im Vergleich mit einem Rotorblatt-Neubau oder einer Strukturänderung sehr materialsparend. Da bei einer Ersetzung der alten Rotorblätter durch neue Rotorblätter nicht nur das Material für das neue Rotorblatt in Betracht gezogen werden muss, sondern auch die Entsorgungskosten für die alten Blätter, die – da sie aus GFK gef | kturänderung sehr materialsparend. Da bei einer Ersetzung der alten | Rotorblätter | durch neue Rotorblätter nicht nur das Material für das neue Rotorb | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| blatt geklebt werden, ist diese Methode im Vergleich mit einem Rotorblatt-Neubau oder einer Strukturänderung sehr materialsparend. Da bei einer Ersetzung der alten Rotorblätter durch neue Rotorblätter nicht nur das Material für das neue Rotorblatt in Betracht gezogen werden muss, sondern auch die Entsorgungskosten für die alten Blätter, die – da sie aus GFK gefertigt sind – zum Sonder | alsparend. Da bei einer Ersetzung der alten Rotorblätter durch neue | Rotorblätter | nicht nur das Material für das neue Rotorblatt in Betracht gezogen | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| oduktionsreihe wiegt immerhin 5,9t, sodass bei einem Austausch aller Blätter 17,7t Sondermüll anfallen würden. Es ist daher sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoll, die bestehenden Rotorblätter so lange wie möglich zu nutzen. Die Montage ist mittels einer gängigen Arbeitsbühne im Rahmen von Reinigungs- oder Wartungsarbeiten an den Rotorblättern möglich. Die teuren Kosten für Kr | her sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoll, die bestehenden | Rotorblätter | so lange wie möglich zu nutzen. Die Montage ist mittels einer gäng | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| r Wartungsarbeiten an den Rotorblättern möglich. Die teuren Kosten für Kran und Transport entfallen somit (für konkrete Zahlen, vgl. AP 5). Dadurch bleibt das Verfahren ohne Demontage der Rotorblätter im Verhältnis relativ kostengünstig. Ein weiterer Vorteil besteht daran, dass die Optimierung vor Ort relativ einfach durch einige Variationen in der Anbringung der Hilfsmittel auf den S | Zahlen, vgl. AP 5). Dadurch bleibt das Verfahren ohne Demontage der | Rotorblätter | im Verhältnis relativ kostengünstig. Ein weiterer Vorteil besteht | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ine eventuelle zweite Projektphase nur begrenzt erfolgen sollte. Fazit Die erste Phase des Projektes zeigt, dass die ausgewählten Arbeitsmethoden geeignet sind, um unbekannte, gebrauchte Rotorblätter im Hinblick auf eine Ertragssteigerung zu optimieren. Die Messsysteme im Windkanal können sowohl aerodynamische als auch akustische Veränderungen an den Profilen erfassen, bewerten und l | sgewählten Arbeitsmethoden geeignet sind, um unbekannte, gebrauchte | Rotorblätter | im Hinblick auf eine Ertragssteigerung zu optimieren. Die Messsyst | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| r Größe der Anlage im Sinne der Nennleistung: Also wie viel Megawatt Strom eine Windenergieanlage theoretisch erzeugen kann. Die größten Kostenanteile einer Anlage machen der Turm und die Rotorblätter aus. Vereinfachend lässt sich bei großen Anlagen über 1 MW mit Investitionskosten von rund 1.000 € pro kW rechnen, bei kleineren ist mit Kosten von bis zu 2.500 € pro kW auszugehen. Eine | ann. Die größten Kostenanteile einer Anlage machen der Turm und die | Rotorblätter | aus. Vereinfachend lässt sich bei großen Anlagen über 1 MW mit Inv | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| nzipiert. Rotorblätter Die B55-Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff (Epoxidharz) werden nach dem von Siemens geschützten IntegralBlade®-Verfahren hergestellt. Dabei werden die Rotorblätter in einem Stück gefertigt und somit Schwachstellen an Klebefugen vermieden. Die Rotorblätter werden an den Pitchlagern befestigt und können zum Abbremsen der Anlage um 80 Grad verdreht we | geschützten IntegralBlade®-Verfahren hergestellt. Dabei werden die | Rotorblätter | in einem Stück gefertigt und somit Schwachstellen an Klebefugen ve | Siemens AG | |
| werden nach dem von Siemens geschützten IntegralBlade®-Verfahren hergestellt. Dabei werden die Rotorblätter in einem Stück gefertigt und somit Schwachstellen an Klebefugen vermieden. Die Rotorblätter werden an den Pitchlagern befestigt und können zum Abbremsen der Anlage um 80 Grad verdreht werden. Jedes Rotorblatt ist dazu mit einem eigenen unabhängigen Verstellmechanismus ausgerüst | ück gefertigt und somit Schwachstellen an Klebefugen vermieden. Die | Rotorblätter | werden an den Pitchlagern befestigt und können zum Abbremsen der A | Siemens AG | |
| indgeschwindigkeit nimmt die abgegebene Leistung annähernd linear zu, bis die WEA bei ca. 12 bis 13 m/s ihre Nennleistung erreicht und die Leistungsregelung einsetzt. Durch Verstellen der Rotorblätter wird die Windenergieanlage bei mittleren Windgeschwindigkeiten oberhalb der Abschaltwindgeschwindigkeit gestoppt. Wenn die Windgeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb der Wiedereinschal | g erreicht und die Leistungsregelung einsetzt. Durch Verstellen der | Rotorblätter | wird die Windenergieanlage bei mittleren Windgeschwindigkeiten obe | Siemens AG | |
| nzeichnung gemäß der AVV NfL l- 143/07 vom 24.05.2007 in Verbindung mit der AVV BAnz AT 01.09.2015 B4 zu versehen und als Luftfahrthindernis zu veröffentlichen. 1.1 Tageskennzeichnung Die Rotorblätter der Windkraftanlagen sind weiß oder grau auszuführen. Im äußeren Bereich sind sie durch drei Farbfelder von je 6 m Länge a) außen beginnend mit 6 m orange - 6 m weiß - 6 m orange oder b) | s Luftfahrthindernis zu veröffentlichen. 1.1 Tageskennzeichnung Die | Rotorblätter | der Windkraftanlagen sind weiß oder grau auszuführen. Im äußeren B | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| (bei Gittermasten 6 m) beginnend in 40 ± 5 m Höhe über Grund/ Wasser eingesetzt werden. In diesem Falle kann auf die Einfärbung (orange/rot) des Maschinenhauses und die Kennzeichnung der Rotorblätter verzichtet werden und die Rotorblattspitze das Tagesfeuer um bis zu 50 m überragen. Sollte zusätzlich ein Farbfeld orange/rot von 6 m Länge an den Spitzen der Rotorblätter angebracht wer | nfärbung (orange/rot) des Maschinenhauses und die Kennzeichnung der | Rotorblätter | verzichtet werden und die Rotorblattspitze das Tagesfeuer um bis z | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| nnzeichnung der Rotorblätter verzichtet werden und die Rotorblattspitze das Tagesfeuer um bis zu 50 m überragen. Sollte zusätzlich ein Farbfeld orange/rot von 6 m Länge an den Spitzen der Rotorblätter angebracht werden, bestehen für den Abstand zwischen Tagesfeuer und Rotorblattspitze keine Beschränkungen. 1.2 Nachtkennzeichnung Die Nachtkennzeichnung erfolgt durch Hindernisfeuer, Hin | zusätzlich ein Farbfeld orange/rot von 6 m Länge an den Spitzen der | Rotorblätter | angebracht werden, bestehen für den Abstand zwischen Tagesfeuer un | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| ernisbefeuerungsebene(n) am Turm erforderlich. Dabei müssen aus jeder Richtung mindestens zwei Hindernisfeuer sichtbar sein. Einer Abschirmung der Befeuerungsebenen am Turm durch stehende Rotorblätter bei Verwendung von Gefahrenfeuern, Feuer W, rot und Feuer W, rot ES, ist durch Anzahl und Anordnung der Feuer entgegenzuwirken. Die Hindernisbefeuerungsebenen sind wie folgt anzubringen: | ein. Einer Abschirmung der Befeuerungsebenen am Turm durch stehende | Rotorblätter | bei Verwendung von Gefahrenfeuern, Feuer W, rot und Feuer W, rot E | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| rhindern kann. Lichtimmissionen Die Lichtimmissionen stören möglicherweise das Gesamtbild des unter Denkmalschutz stehenden Schloss Hämelschenburg. Es werden allerdings keine beleuchteten Rotorblätter verbaut. Außerdem wird der sogenannte Disco-Effekt als Belästigung empfunden. Durch die Verwendung spezieller Farbanstriche der Rotorblätter wird dieser Effekt, der durch wechselnde Lich | den Schloss Hämelschenburg. Es werden allerdings keine beleuchteten | Rotorblätter | verbaut. Außerdem wird der sogenannte Disco-Effekt als Belästigung | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| nburg. Es werden allerdings keine beleuchteten Rotorblätter verbaut. Außerdem wird der sogenannte Disco-Effekt als Belästigung empfunden. Durch die Verwendung spezieller Farbanstriche der Rotorblätter wird dieser Effekt, der durch wechselnde Lichtreflektion an den Rotorblättern entsteht, vermieden. Wegen einer möglichen Beeinträchtigung des denkmalgeschützten Schlosses Hämelschenburg | tigung empfunden. Durch die Verwendung spezieller Farbanstriche der | Rotorblätter | wird dieser Effekt, der durch wechselnde Lichtreflektion an den Ro | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| Anlagen sichtbar sein sollte, müssen die Anlagen mit einer bedarfsgerechten Befeuerung ausgerüstet werden. 3.7.2 Bewertung der Umweltauswirkungen auf Kultur- und Sachgüter Solange nur die Rotorblätter der WEA 01, 02 und 03 über den Scharfenberg zu sehen sind, kann eine wesentliche Beeinträchtigung des denkmalgeschützten Ensembles Schloss Hämelschenburg nicht angenommen werden. Wenn da | ng der Umweltauswirkungen auf Kultur- und Sachgüter Solange nur die | Rotorblätter | der WEA 01, 02 und 03 über den Scharfenberg zu sehen sind, kann ei | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| er lassen sich fast vollständig verwerten. Die derzeitige Recyclingquote liegt bei 80 bis 90 Prozent der Gesamtanlage. Die besten Entwicklungsmöglichkeiten bietet die Wiederverwertung der Rotorblätter aus Verbundwerkstoffen. Eine typische Windenergieanlage mit Getriebe und Stahlrohrturm besteht inklusive Fundament zu über 80 Prozent aus Stahl und Beton. Weitere nennenswerte Anteile ma | ie besten Entwicklungsmöglichkeiten bietet die Wiederverwertung der | Rotorblätter | aus Verbundwerkstoffen. Eine typische Windenergieanlage mit Getrie | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ktroschrott kann in Scheideanstalten stofflich verwertet und die metallischen Komponenten können in Gießereien eingeschmolzen werden. Die aus glasfaserverstärkten Kunststoffen bestehenden Rotorblätter werden zerkleinert. Nach einer thermischen Verwertung werden die Glasfaserbestandteile dann in Zementmischungen wiederverwertet. Ab dem Jahr 2020 wird im Zuge des vermehrten Rückbaus von | olzen werden. Die aus glasfaserverstärkten Kunststoffen bestehenden | Rotorblätter | werden zerkleinert. Nach einer thermischen Verwertung werden die G | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| ertung werden die Glasfaserbestandteile dann in Zementmischungen wiederverwertet. Ab dem Jahr 2020 wird im Zuge des vermehrten Rückbaus von Windenergieanlagen die Zahl der zu entsorgenden Rotorblätter steigen. R Regionale Wirtschaftsimpulse – Gewinn für alle. Gute regenerative Projekte lassen alle Seiten profitieren: die Betreiber der Anlagen, die Gemeinden, die Planer und die beteil | ehrten Rückbaus von Windenergieanlagen die Zahl der zu entsorgenden | Rotorblätter | steigen. R Regionale Wirtschaftsimpulse – Gewinn für alle. Gute r | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| somit keinesfalls Bauruinen oder eine zerstörte Landschaft zurück. Im Zuge des Rückbaus wird eine Windenergieanlage mithilfe eines Kranes Stück für Stück abgebaut und abtransportiert. Die Rotorblätter werden von der Nabe abgetrennt. Nabe, Gondel und Turm werden demontiert. Auch Schaltanlage, Übergabestation und Kabel werden rückgebaut. Das Fundament muss bis mindestens 1 Meter Tiefe e | ilfe eines Kranes Stück für Stück abgebaut und abtransportiert. Die | Rotorblätter | werden von der Nabe abgetrennt. Nabe, Gondel und Turm werden demon | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| änger aus der Pionierzeit der Windenergie. Sie sind besser schallgedämmt und besitzen schalltechnisch optimierte Rotorblattformen. Schon in wenigen 100 Metern Entfernung ist das durch die Rotorblätter hervorgerufene gleichmäßige Rauschen nicht mehr wahrnehmbar. Zudem überlagern Umgebungsgeräusche – Bäume und Büsche, Straßenlärm und andere Alltagsgeräusche – die Geräuschentwicklung von | attformen. Schon in wenigen 100 Metern Entfernung ist das durch die | Rotorblätter | hervorgerufene gleichmäßige Rauschen nicht mehr wahrnehmbar. Zudem | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| stets Sonnenschein, eine ungünstige Windrichtung und ein drehender Rotor vorausgesetzt werden – und der realen Einwirkzeit unter örtlich normalen Wetterbedingungen. Die Schattenwürfe der Rotorblätter können für Betroffene unangenehm sein, wenn die Schlagschatten zum Beispiel ständig auf die Fenster eines Wohnhauses treffen. Dieser Aspekt ist gesetzlich geregelt. Die Schattenwurfdauer | eit unter örtlich normalen Wetterbedingungen. Die Schattenwürfe der | Rotorblätter | können für Betroffene unangenehm sein, wenn die Schlagschatten zum | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| im Maschinenhaus aufgrund eines Defekts plötzlich an, kann der Leitstand eingreifen, wenn die Anlage sich nicht selbst herunterfährt. Durch bestimmte Wetterlagen kann es zur Vereisung der Rotorblätter kommen, weshalb moderne Windenergieanlagen heute verpflichtend mit effektiven Schutzmaßnahmen ausgerüstet sind. Dabei gibt es verschiedene Methoden, um der Gefahr von Eisabwurf durch ein | erunterfährt. Durch bestimmte Wetterlagen kann es zur Vereisung der | Rotorblätter | kommen, weshalb moderne Windenergieanlagen heute verpflichtend mit | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| stellen. T Technik – wie funktioniert ein Windrad? Windkrafttechnik: Eine saubere Leistung Windenergieanlagen 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 | rne Kraftwerke. Sie funktionieren nach einem einfachen Prinzip. Die | Rotorblätter | wandeln die Bewegungsenergie des Windes in eine Drehbewegung, und | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| inen Wirkungsgrad von 45 bis knapp 50 Prozent. Für die Leistung, die dem Wind entzogen werden kann, ist maßgeblich die von den Rotorblättern überstrichene Fläche bzw. spezielle Bauart der Rotorblätter sowie die Windgeschwindigkeit von Bedeutung. Gerade die Windgeschwindigkeit ist für den Ertrag einer Anlage entscheidend, da sie – physikalisch betrachtet – mit ihrer dritten Potenz einf | on den Rotorblättern überstrichene Fläche bzw. spezielle Bauart der | Rotorblätter | sowie die Windgeschwindigkeit von Bedeutung. Gerade die Windgeschw | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| e zu gewährleisten, ist je nach Festigkeit des Untergrundes eine Pfahl- oder Flachgründung erforderlich. Die Turmkonstruktion selbst trägt nicht nur die Massen der Maschinengondel und der Rotorblätter , sondern muss auch die enormen statischen Belastungen durch die wechselnden Kräfte des Windes auffangen. Man verwendet in der Regel Rohrkonstruktionen aus Beton oder Stahl. Bei Türmen mi | ktion selbst trägt nicht nur die Massen der Maschinengondel und der | Rotorblätter | , sondern muss auch die enormen statischen Belastungen durch die we | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| il eines Hybrid-Turms besteht aus Stahlbeton, der obere aus Stahl. Eine Alternative sind auch Gittertürme. Rotorblätter: Heute dominiert der dreiflügelige, horizontal gelagerte Rotor. Die Rotorblätter bestehen hauptsächlich aus glas- bzw. kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK) und werden durch das Prinzip des aerodynamischen Auftriebs bewegt: Wenn der Wind auf ein Rotorblatt tr | Heute dominiert der dreiflügelige, horizontal gelagerte Rotor. Die | Rotorblätter | bestehen hauptsächlich aus glas- bzw. kohlefaserverstärkten Kunsts | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| sst sich gemäß § 2 Abs. 2 Nr. 3 AAVO nach den Baukosten und auf der Grundlage der in § 3 AAVO dargestellten Bemessungsgrundsätze. Bei den Baukosten sind die Kosten für Fundament, Turm und Rotorblätter , nicht jedoch für die maschinenbaulichen und elektrotechnischen Teile der Anlage zu berücksichtigen. Die Baukosten sind auf der Grundlage der DIN 276 zu berechnen. Die Ersatzzahlung ist | undsätze. Bei den Baukosten sind die Kosten für Fundament, Turm und | Rotorblätter | , nicht jedoch für die maschinenbaulichen und elektrotechnischen Te | Baden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft | |
| rgrößerung der sogenannten „Rotorkreisfläche“ möglich. Die Rotorkreisfläche ist die von den Rotorblättern überstrichene Fläche, auf der die Windenergie „geerntet“ wird. Der Einsatz großer Rotorblätter erfordert andererseits hohe Türme, damit ein ausreichender Abstand der Blattspitzen zur Geländeoberfläche sichergestellt wird. 2.1.2 Vergrößerung von Anlagenhöhe und Rotordurchmesser In | Fläche, auf der die Windenergie „geerntet“ wird. Der Einsatz großer | Rotorblätter | erfordert andererseits hohe Türme, damit ein ausreichender Abstand | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| er Höhe deutlich abnehmen (s. Abbildung 5). Windenergieanlagen mit höheren Türmen können deshalb auch wesentlich mehr Strom erzeugen. Erst durch den Einsatz großer Nabenhöhen und längerer Rotorblätter konnte der wirtschaftliche Betrieb von Windenergieanlagen an Binnenlandstandorten erreicht werden. Für den Windenergieausbau in Deutschland war diese Weiterentwicklung der Technik von we | rom erzeugen. Erst durch den Einsatz großer Nabenhöhen und längerer | Rotorblätter | konnte der wirtschaftliche Betrieb von Windenergieanlagen an Binne | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| ergieanlagen erreicht werden. 2.1.3 Reduzierung der Schallemissionen und des Schattenwurfs Die Schallemissionen einer Windenergieanlage werden wesentlich durch die Geräusche der drehenden Rotorblätter verursacht. Durch die fortlaufenden Bestrebungen der Anlagenhersteller zur Optimierung der Rotorblattprofile konnten deutliche Fortschritte erreicht werden, sowohl im Hinblick auf die Sc | ndenergieanlage werden wesentlich durch die Geräusche der drehenden | Rotorblätter | verursacht. Durch die fortlaufenden Bestrebungen der Anlagenherste | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| eise bezüglich Schallemissionen und Schattenwurf. ❚ Optimierung im Hinblick auf die Vermeidung von Lichtreflexionen (Discoeffekt) durch Einsatz matter und mittelreflektierender Farben für Rotorblätter und Türme. ❚ Veränderte Landschaftsbildwirkung beim Einsatz moderner leistungsstarker Anlagen durch die geringere Rotordrehzahl und eine verminderte „Barriere-Wirkung“ aufgrund größerer | coeffekt) durch Einsatz matter und mittelreflektierender Farben für | Rotorblätter | und Türme. ❚ Veränderte Landschaftsbildwirkung beim Einsatz modern | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| 3.3 Flächenzuschnitt und technische Mindestabstände Die Nutzbarkeit einer in Raumordnungs- oder Bauleitplan für die Windenergie ausgewiesenen Fläche kann dadurch beschränkt sein, dass die Rotorblätter der beim Repowering eingesetzten neuen Windenergieanlage über den Standort des Mastes auf die benachbarten Flächen weit hinausragen. Die Inanspruchnahme der von ihnen überdeckten Flächen | energie ausgewiesenen Fläche kann dadurch beschränkt sein, dass die | Rotorblätter | der beim Repowering eingesetzten neuen Windenergieanlage über den | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| der Regel durch die Hintergrundgeräusche (Rauschen von Wind, Blättern etc.) überdeckt werden. Die Schallemission einer Windenergieanlage wird wesentlich durch die Geräusche der drehenden Rotorblätter verursacht. Durch die fortlaufenden Bestrebungen der Anlagenhersteller zur Optimierung der Rotorblattprofile konnten deutliche Fortschritte erreicht werden, sowohl im Hinblick auf die Sc | Windenergieanlage wird wesentlich durch die Geräusche der drehenden | Rotorblätter | verursacht. Durch die fortlaufenden Bestrebungen der Anlagenherste | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| (Disco-Effekt) In der Frühphase der Windenergienutzung kam es zu Belästigungen aufgrund von störenden Lichtblitzen durch die periodische Reflexion des Sonnenlichts an den Oberflächen der Rotorblätter . Bei modernen Windenergieanlagen wird diese auch als „Disco-Effekt“ bezeichnete Belästigung durch die Verwendung matter, mittelreflektierender Farben für Rotorblätter und Türme vermieden | h die periodische Reflexion des Sonnenlichts an den Oberflächen der | Rotorblätter | . Bei modernen Windenergieanlagen wird diese auch als „Disco-Effekt | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| den Oberflächen der Rotorblätter. Bei modernen Windenergieanlagen wird diese auch als „Disco-Effekt“ bezeichnete Belästigung durch die Verwendung matter, mittelreflektierender Farben für Rotorblätter und Türme vermieden. 1.4. „Optisch bedrängende“ Wirkung – Gebot der Rücksichtnahme Das Gebot der Rücksichtnahme ist ein von der Rechtsprechung entwickelter öffentlicher Belang, der einem | igung durch die Verwendung matter, mittelreflektierender Farben für | Rotorblätter | und Türme vermieden. 1.4. „Optisch bedrängende“ Wirkung – Gebot de | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| wird empfohlen, Windenergieanlagen in ihrer Höhe zu beschränken, damit die Radarmessungen möglichst wenig beeinflusst werden. Die Höhe über NN von Windenergieanlagen einschließlich ihrer Rotorblätter sollte demnach die Höhe der Antenne des DWD-Radars über NN in der Regel nicht überschreiten. Im Zusammenhang mit den tatsächlichen orografischen Bedingungen wäre es gemäß der Empfehlunge | erden. Die Höhe über NN von Windenergieanlagen einschließlich ihrer | Rotorblätter | sollte demnach die Höhe der Antenne des DWD-Radars über NN in der | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| nen gehören: Um die Auswirkungen möglichst gering zu halten, sollte generell auf den Einsatz von XenonLeuchten verzichtet werden. Zur Tageskennzeichnung sind farbliche Kennzeichnungen der Rotorblätter sowie gegebenenfalls des Maschinenhauses und des Anlagenturms oder der Einsatz von weißen Tagesfeuern erforderlich. Vor der Entscheidung über die Tageskennzeichnung wird die Information | t werden. Zur Tageskennzeichnung sind farbliche Kennzeichnungen der | Rotorblätter | sowie gegebenenfalls des Maschinenhauses und des Anlagenturms oder | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| ds- und Geschwindigkeitsmessung 4 GEPLANTE ANLAGE 4.1 Allgemeine Anlagenbeschreibung Eine einzelne Windenergieanlage (WEA) besteht aus Mast, Nabe und drei um eine Horizontalachse 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, | A) besteht aus Mast, Nabe und drei um eine Horizontalachse drehbare | Rotorblätter | (Rotor). Durch die Drehung des Rotors wird die Bewegungsenergie de | QS-Energy GmbH | |
| steht aus einem vollkonischen Stahlturm. Der Turm ist aus logistischen Gründen und zur Erhöhung der Rückbaufreundlichkeit in den unteren Segmenten längsgeschlitzt. Turm, Maschinenhaus und Rotorblätter sind in lichtgrauer (RAL 7035), nicht reflektierender Farbe lackiert (s. Ziffer 15.1 des Bauantrags). Zusätzlich zu der im Turm befindlichen Leiter mit Fallsicherungssystem für den Aufst | t in den unteren Segmenten längsgeschlitzt. Turm, Maschinenhaus und | Rotorblätter | sind in lichtgrauer (RAL 7035), nicht reflektierender Farbe lackie | QS-Energy GmbH | |
| nungen für Anlagen ab einer Gesamthöhe über 150 m ist für die hier beantragte Anlage vorgesehen: • Tageskennzeichnung: Anbringung von Farbfeldern bzw. Farbstreifen im äußeren Bereich der Rotorblätter , am Turm in ca. 45 m über Grund sowie seitlich am Maschinenhaus • Nachkennzeichnung: Ausrüstung der WEA mit einer Befeuerung (Feuer W-rot, Lichtstärke 100 cd) auf dem Maschinenhausdach i | Anbringung von Farbfeldern bzw. Farbstreifen im äußeren Bereich der | Rotorblätter | , am Turm in ca. 45 m über Grund sowie seitlich am Maschinenhaus • | QS-Energy GmbH | |
| latts um die Längsachse, wird eine Anpassung der Leistung der Anlage an die aktuelle Windgeschwindigkeit vorgenommen. Nach Überschreiten der Anlaufwindgeschwindigkeit werden die einzelnen Rotorblätter mit steigender Windgeschwindigkeit zunehmend bis zum Erreichen der Volllast in den Wind gedreht. Steigt die Windgeschwindigkeit dann noch weiter an, drehen die Rotorblätter wieder aus de | ch Überschreiten der Anlaufwindgeschwindigkeit werden die einzelnen | Rotorblätter | mit steigender Windgeschwindigkeit zunehmend bis zum Erreichen der | QS-Energy GmbH | |
| die einzelnen Rotorblätter mit steigender Windgeschwindigkeit zunehmend bis zum Erreichen der Volllast in den Wind gedreht. Steigt die Windgeschwindigkeit dann noch weiter an, drehen die Rotorblätter wieder aus dem Wind, um eine mechanische Beschädigung der Anlage zu vermeiden. Beim Erreichen der Abschaltwindgeschwindigkeit werden die Rotorblätter vollständig aus dem Wind gedreht, wa | eht. Steigt die Windgeschwindigkeit dann noch weiter an, drehen die | Rotorblätter | wieder aus dem Wind, um eine mechanische Beschädigung der Anlage z | QS-Energy GmbH | |
| gkeit dann noch weiter an, drehen die Rotorblätter wieder aus dem Wind, um eine mechanische Beschädigung der Anlage zu vermeiden. Beim Erreichen der Abschaltwindgeschwindigkeit werden die Rotorblätter vollständig aus dem Wind gedreht, was einer Bremswirkung entspricht und die WEA somit zum Stillstand bringt. Grundsätzlich ist es das Bestreben der WEA-Hersteller, eine möglichst hohe St | ermeiden. Beim Erreichen der Abschaltwindgeschwindigkeit werden die | Rotorblätter | vollständig aus dem Wind gedreht, was einer Bremswirkung entsprich | QS-Energy GmbH | |
| t des Standardsystems. Im Falle der Erkennung von Eisansatz an den Windenergieanlagen 1,3 und 4 verfährt das Maschinenhaus der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die Rotorblätter die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den Rotorblättern auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. Bürger befürchten hohe Kollisionsverl | us der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die | Rotorblätter | die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| t des Standardsystems. Im Falle der Erkennung von Eisansatz an den Windenergieanlagen 1,3 und 4 verfährt das Maschinenhaus der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die Rotorblätter die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den Rotorblättern auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. Bürger bemängeln den erhöhten Freiflä | us der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die | Rotorblätter | die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| igungen führen. Von einer besonderen Gefährdung durch Windenergieanlagen ist nicht auszugehen. Schattenwurf Bei Sonnenschein werfen Windenergieanlagen einen Schatten. Die sich drehenden Rotorblätter bewirken, dass der von ihnen ausgehende Schatten sich ebenfalls bewegt. Der Schlagschatten eines sich drehenden Rotorblattes kann zu einer Störung der Anwohner der umgebenden Siedlungsnu | schein werfen Windenergieanlagen einen Schatten. Die sich drehenden | Rotorblätter | bewirken, dass der von ihnen ausgehende Schatten sich ebenfalls be | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| en im Rahmen des gesetzlich Zulässigen sind von den Anwohnern ggf. hinzunehmen. Lichtreflexionen Der Betrieb von Windenergieanlagen kann auch zu Störwirkungen durch Lichtreflexionen der Rotorblätter führen. Zur Vermeidung von Lichtreflexionen sind alle sichtbaren Bauteile der Windenergieanlagen mit einem dauerhaft mattierten Anstrich in Anlehnung an den RALFarbwert 7035 (lichtgrau) | nergieanlagen kann auch zu Störwirkungen durch Lichtreflexionen der | Rotorblätter | führen. Zur Vermeidung von Lichtreflexionen sind alle sichtbaren B | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| t des Standardsystems. Im Falle der Erkennung von Eisansatz an den Windenergieanlagen 1,3 und 4 verfährt das Maschinenhaus der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die Rotorblätter die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den Rotorblättern auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. 4.4 Belange von Natur und Landschaft un | us der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die | Rotorblätter | die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| der vom Rotor überdeckten Fläche zu dem nächstgelegenen Rand des Geltungsbereiches hin nicht verringert wird. Ein Überstreichen der Straßenverkehrsflächen und der Wasserflächen durch die Rotorblätter ist zulässig. Gemäß § 9 (1) 2a BauGB wird der bauordnungsrechtlich erforderliche Grenzabstand von 0,5 H auf 0,25 H reduziert. Auf den im Planteil kariert gekennzeichneten Flächen außerha | treichen der Straßenverkehrsflächen und der Wasserflächen durch die | Rotorblätter | ist zulässig. Gemäß § 9 (1) 2a BauGB wird der bauordnungsrechtlich | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| en direkten und indirekten Lebensraumverlusten können auch Individuenverluste zu Beeinträchtigungen der Avifauna führen. Viele Arten können die Gefahr durch die – gerade an der Spitze der Rotorblätter schnell drehenden – Rotoren offensichtlich nicht rechtzeitig wahrnehmen oder richtig einschätzen, so dass es immer wieder zu Schlagopfern kommt. Nach derzeitigem Kenntnisstand liegen für | Viele Arten können die Gefahr durch die – gerade an der Spitze der | Rotorblätter | schnell drehenden – Rotoren offensichtlich nicht rechtzeitig wahrn | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| zahlband betrieben. In Verbindung mit der Blattwinkelregelung ergibt sich ein bestmöglicher Energieertrag bei gleichzeitig optimaler Netzfreundlichkeit und minimaler Geräuschemission. Die Rotorblätter sind speziell für den drehzahlvariablen Betrieb optimiert und durch ein blattintegriertes Blitzableitsystem geschützt. Die Rotorblätter sind über doppelreihige Vierpunktlager drehbar mit | ig optimaler Netzfreundlichkeit und minimaler Geräuschemission. Die | Rotorblätter | sind speziell für den drehzahlvariablen Betrieb optimiert und durc | Nordex Energy GmbH | |
| zfreundlichkeit und minimaler Geräuschemission. Die Rotorblätter sind speziell für den drehzahlvariablen Betrieb optimiert und durch ein blattintegriertes Blitzableitsystem geschützt. Die Rotorblätter sind über doppelreihige Vierpunktlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und werden individuell um ihre Längsachse verstellt. Die mitrotierenden Verstellantriebe werden als Gleichstrom | rt und durch ein blattintegriertes Blitzableitsystem geschützt. Die | Rotorblätter | sind über doppelreihige Vierpunktlager drehbar mit der Rotornabe v | Nordex Energy GmbH | |
| sregelung dient die Blattverstellung als primäres Sicherheitssystem. Während normaler Betriebsbremsungen werden die Blätter mit der Nase in den Wind gedreht. Da die Blattverstellungen der Rotorblätter jeweils unabhängig voneinander arbeiten und auch ein einzelnes Rotorblatt bei versagender Verstellung an den beiden anderen Blättern den Rotor in Sekundenschnelle aus allen erdenklichen | ter mit der Nase in den Wind gedreht. Da die Blattverstellungen der | Rotorblätter | jeweils unabhängig voneinander arbeiten und auch ein einzelnes Rot | Nordex Energy GmbH | |
| hnelle aus allen erdenklichen Störsituationen noch in sichere Drehzahlbereiche bringen kann, ergibt sich ein dreifach redundantes Sicherheitssystem. Bei Abschaltung der Anlage werden die Rotorblätter in die 90°-Fahnenstellung verfahren. Hierdurch lassen sich die Belastungen der Anlage und insbesondere des Turmes bei stürmischen Umweltbedingungen signifikant reduzieren. 4 Antriebsstra | dundantes Sicherheitssystem. Bei Abschaltung der Anlage werden die | Rotorblätter | in die 90°-Fahnenstellung verfahren. Hierdurch lassen sich die Bel | Nordex Energy GmbH | |
| r Windenergietechnologie. Durch eine veränderte Geometrie nutzen die Blätter auch den inneren Teil der Rotorkreisfläche und steigern die Energieausbeute erheblich. Darüber hinaus sind die Rotorblätter weniger anfällig für Turbulenzen und stellen eine gleichmäßige Umströmung auf der ganzen Länge des Blattprofils sicher. Auch die Blattspitzen (die sog. Tips) wurden in Bezug auf Schallem | und steigern die Energieausbeute erheblich. Darüber hinaus sind die | Rotorblätter | weniger anfällig für Turbulenzen und stellen eine gleichmäßige Ums | ENERCON GmbH | |
| Blatt auf ganzer Länge genutzt, ohne dass Energie durch Verwirbelungen verloren geht. Um der Windbelastung über den gesamten Nutzungszeitraum wirkungsvoll zu widerstehen, verfügen ENERCON Rotorblätter über einen großen Blattanschlussdurchmesser. Darüber hinaus sorgt der von ENERCON speziell für größere Anlagen entwickelte zweireihige Schraubanschluss durch gleichmäßige Lastverteilung | mten Nutzungszeitraum wirkungsvoll zu widerstehen, verfügen ENERCON | Rotorblätter | über einen großen Blattanschlussdurchmesser. Darüber hinaus sorgt | ENERCON GmbH | |
| rhöht. Die Anlage ist dadurch in der Lage, auf Extrembelastungen zu reagieren. Dies sind wichtige Faktoren gerade an Extremwindstandorten mit hohen Lastwechseln. Die Fertigung der ENERCON Rotorblätter erfolgt im Vakuuminfusionsverfahren in sog. Sandwichbauweise. Im anschließenden Rotorblattfinish erhalten sie einen Schutzanstrich, um die Oberfläche wirkungsvoll vor jeglichen Witterung | remwindstandorten mit hohen Lastwechseln. Die Fertigung der ENERCON | Rotorblätter | erfolgt im Vakuuminfusionsverfahren in sog. Sandwichbauweise. Im a | ENERCON GmbH | |
| Schutzanstrich, um die Oberfläche wirkungsvoll vor jeglichen Witterungseinflüssen zu schützen. Ein Lackierroboter bearbeitet Bauteile bis 35 m Länge in einem Arbeitsgang. Vorteile ENERCON Rotorblätter : höherer Wirkungsgrad und geringe Schallemission durch effizientere Blattgeometrie inkl. Tips; längere Lebensdauer durch Reduzierung der Lasten und vereinfachter Transport durch schlanke | itet Bauteile bis 35 m Länge in einem Arbeitsgang. Vorteile ENERCON | Rotorblätter | : höherer Wirkungsgrad und geringe Schallemission durch effizienter | ENERCON GmbH | |
| rei Rotorblättern. Die Rotornabe besteht aus Grundkörper, Tragsystem und Spinner. Der Grundkörper besteht aus einer steifen Gusskonstruktion, auf welcher die Pitchdrehverbindungen und die Rotorblätter montiert werden. Die Rotornabe ist verkleidet mit einem Spinner, der den direkten Zugang aus dem Maschinenhaus in die Rotornabe ermöglicht. Abb. 2 Nabe und Spinner der Nordex Anlagen der | fen Gusskonstruktion, auf welcher die Pitchdrehverbindungen und die | Rotorblätter | montiert werden. Die Rotornabe ist verkleidet mit einem Spinner, d | Nordex Energy GmbH | |
| den direkten Zugang aus dem Maschinenhaus in die Rotornabe ermöglicht. Abb. 2 Nabe und Spinner der Nordex Anlagen der Delta-Generation 1 Spinnersegment 2 Rotornabe 3 Spinnertragsystem Die Rotorblätter sind aus hochwertigem glasfaser- und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Das Rotorblatt wird gemäß der Richtlinien IEC 61400-23 und GL IV-1 (2010) statisch und dynamisch | lta-Generation 1 Spinnersegment 2 Rotornabe 3 Spinnertragsystem Die | Rotorblätter | sind aus hochwertigem glasfaser- und kohlenstofffaserverstärktem K | Nordex Energy GmbH | |
| t wird gemäß der Richtlinien IEC 61400-23 und GL IV-1 (2010) statisch und dynamisch getestet. Das Pitchsystem dient dem Einstellen des von der Steuerung vorgegebenen Rotorblattwinkels der Rotorblätter . Es besteht für jedes Rotorblatt aus einem elektromechanischen Antrieb mit Drehstrommotor, Planetengetriebe und Antriebsritzel sowie einer Steuereinheit mit Frequenzumrichter und Notstro | Einstellen des von der Steuerung vorgegebenen Rotorblattwinkels der | Rotorblätter | . Es besteht für jedes Rotorblatt aus einem elektromechanischen Ant | Nordex Energy GmbH | |
| er auf dem Dach des Maschinenhauses rückgekühlt. Die mechanische Rotorbremse unterstützt die aerodynamische Bremswirkung der zum Abbremsen des Rotors quer zur Rotationsrichtung gestellten Rotorblätter , sobald eine definierte Drehzahl unterschritten wird und bringt den Rotor schließlich zum Stillstand. Sie besteht aus einer Bremszange, die auf die hinter dem Getriebe montierte Bremssch | der zum Abbremsen des Rotors quer zur Rotationsrichtung gestellten | Rotorblätter | , sobald eine definierte Drehzahl unterschritten wird und bringt de | Nordex Energy GmbH | |
| Wird die Einschaltwindgeschwindigkeit erreicht, wechselt die WEA in den Zustand „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 T | teme getestet, das Maschinenhaus nach dem Wind ausgerichtet und die | Rotorblätter | in den Wind gedreht. Ist eine bestimmte Drehzahl erreicht, wird de | Nordex Energy GmbH | |
| stimmte 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 (Rotorblattwinkel 0°). Die von der WEA abgegebene Leistung hängt von der Windgeschwindigkeit ab. Bei Erreichen der Nennwindgeschwindigkeit geht die WEA in den | windigkeiten arbeitet die WEA im Teillastbetrieb. Dabei bleiben die | Rotorblätter | maximal in den Wind gedreht (Rotorblattwinkel 0°). Die von der WEA | Nordex Energy GmbH | |
| se DIBt 2012, WZ S Anzahl der Turmsektionen 2 Rotor Rotordurchmesser 131,0 m Überstrichene Fläche 13478 m2 Nennleistung/Fläche 245,3 W/m2 Neigungswinkel der Rotorwelle 5 ° Konuswinkel der Rotorblätter 4,5 ° Rotorblatt Material glasfaser- und kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff Gesamtlänge 64,4 m Gesamtgewicht je Blatt ca. 14,4 t Rotorwelle/Rotorlagerung Typ geschmiedete Hohlwelle M | Fläche 245,3 W/m2 Neigungswinkel der Rotorwelle 5 ° Konuswinkel der | Rotorblätter | 4,5 ° Rotorblatt Material glasfaser- und kohlenstofffaserverstärkt | Nordex Energy GmbH | |
| htlich schwächere Leistungswachstum der Anlagen in den kommenden Jahren ist nicht in erster Linie bei den Getriebeherstellern bzw. Systemlieferanten zu suchen, sondern vielmehr bilden die Rotorblätter an dieser Stelle derzeit den limitierenden Faktor. Windkraftanlagen mit einer Nennleistung > 10 MW benötigen neuartige Rotorblattkonzepte, die den Leistungsanforderungen dieser Anlageng | llern bzw. Systemlieferanten zu suchen, sondern vielmehr bilden die | Rotorblätter | an dieser Stelle derzeit den limitierenden Faktor. Windkraftanlage | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| wesentliche Auswirkungen auf die Größenordnung der Gesamtkosten einarbeiten. Da die größten getriebegestützten Windkraftanlagen bei aktuellen Leistungen von 6-7 MW einschließlich Nabe und Rotorblätter ein Gesamtgewicht von fast 500 t auf dem Turmkopf erreichen, ist bei einer Verdoppelung der Leistung mit einer ähnlichen Größenordnung des Gewichtes im Bereich bis 500 t nur für die Gond | anlagen bei aktuellen Leistungen von 6-7 MW einschließlich Nabe und | Rotorblätter | ein Gesamtgewicht von fast 500 t auf dem Turmkopf erreichen, ist b | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| t von fast 500 t auf dem Turmkopf erreichen, ist bei einer Verdoppelung der Leistung mit einer ähnlichen Größenordnung des Gewichtes im Bereich bis 500 t nur für die Gondel (ohne Nabe und Rotorblätter ) zu rechnen. Die Getriebe alleine werden mit mindestens 125 t abgeschätzt und eine Krananlage mit mindesten 450 t Hublast empfohlen (IME, S. 22). Im Extremfall kann die schwere Getriebeb | es Gewichtes im Bereich bis 500 t nur für die Gondel (ohne Nabe und | Rotorblätter | ) zu rechnen. Die Getriebe alleine werden mit mindestens 125 t abge | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| in den kommenden Jahren voraussichtlich deutlich abgeschwächt voranschreiten. Der Grund hierfür ist – wie bereits erwähnt – vorrangig bei der langwierigen Neuentwicklung leistungsfähiger Rotorblätter zu finden (IME, S. 5-6). Dennoch sind auch andere Faktoren maßgebend für die prognostizierte Größenentwicklung der zukünftigen Windkraftanlagen. Nicht zuletzt sind hier in einigen Länder | nt – vorrangig bei der langwierigen Neuentwicklung leistungsfähiger | Rotorblätter | zu finden (IME, S. 5-6). Dennoch sind auch andere Faktoren maßgebe | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| egt werden. Die Zustimmung nach § 14 LuftVG gilt hiermit als erteilt. Auflage 2.9.2 gilt entsprechend. 2.9.10 Da eine Tageskennzeichnung für die Windkraftanlage erforderlich ist, sind die Rotorblätter der Windkraftanlage weiß oder grau auszuführen; im äußeren Bereich sind sie durch 3 Farbfelder von je 6 m Länge [ a) außen beginnend 6 m orange - 6 m weiß – 6 m orange oder b) außen begi | geskennzeichnung für die Windkraftanlage erforderlich ist, sind die | Rotorblätter | der Windkraftanlage weiß oder grau auszuführen; im äußeren Bereich | Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume | |
| Mast (bei Gittermasten 6 m) beginnend in 40 ± 5 m Höhe über Grund/Wasser eingesetzt werden. In diesem Falle kann auf die Einfärbung (orange/rot) des Maschinenhauses und Kennzeichnung der Rotorblätter verzichtet werden die Rotorblattspitze das Tagesfeuer um bis zu 50 m überragen. Sollte zusätzlich ein Farbfeld orange/rot von 6 m Länge an den Spitzen der Rotorblätter angebracht werden, | e Einfärbung (orange/rot) des Maschinenhauses und Kennzeichnung der | Rotorblätter | verzichtet werden die Rotorblattspitze das Tagesfeuer um bis zu 50 | Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume | |
| d Kennzeichnung der Rotorblätter verzichtet werden die Rotorblattspitze das Tagesfeuer um bis zu 50 m überragen. Sollte zusätzlich ein Farbfeld orange/rot von 6 m Länge an den Spitzen der Rotorblätter angebracht werden, bestehen für den Abstand zwischen Tagesfeuer und Rotorblattspitze keine Beschränkungen. 2.9.13 Die Nachtkennzeichnung der Windenergieanlagen erfolgt durch Hindernisfe | zusätzlich ein Farbfeld orange/rot von 6 m Länge an den Spitzen der | Rotorblätter | angebracht werden, bestehen für den Abstand zwischen Tagesfeuer un | Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume | |
| ernisbefeuerungsebene(n) am Turm erforderlich. Dabei müssen aus jeder Richtung mindestens zwei Hindernisfeuer sichtbar sein. Einer Abschirmung der Befeuerungsebenen am Turm durch stehende Rotorblätter bei Verwendung von Gefahrenfeuern, Feuer W, rot und Feuer W, rot ES, ist durch Anzahl und Anordnung der Feuer entgegenzuwirken. 2.9.15 Hindernisbefeuerungsebenen sind wie folgt anzubring | ein. Einer Abschirmung der Befeuerungsebenen am Turm durch stehende | Rotorblätter | bei Verwendung von Gefahrenfeuern, Feuer W, rot und Feuer W, rot E | Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume | |
| öschend und bestehen aus flammwidrigem Material. Ein Sensorsystem überwacht überdies laufend den Betrieb und führt bei Störungen zu einer verminderten Leistung bzw. dem Betriebsstopp. Die Rotorblätter sind zu diesem Zweck mit Notverstelleinheiten ausgestattet. Das zuvor beschriebene Blitzschutzsystem minimiert die Brandgefahr des Weiteren um ein erhebliches Maß. Detaillierte Angaben z | törungen zu einer verminderten Leistung bzw. dem Betriebsstopp. Die | Rotorblätter | sind zu diesem Zweck mit Notverstelleinheiten ausgestattet. Das zu | Ökostrom Consulting Freiburg GmbH | |
| um eine Überschreitung der zulässigen Richtwerte auszuschließen. 10.2. Schallimmissionen Der Betrieb von WEA verursacht Schallimmissionen, die wesentlich durch das Geräusch der drehenden Rotorblätter hervorgerufen werden. Die ständige Optimierung der Rotorblattprofile führt nicht nur zu einem höheren Energieertrag, sondern auch zu Fortschritten hinsichtlich der Schallreduzierung. Ein | Schallimmissionen, die wesentlich durch das Geräusch der drehenden | Rotorblätter | hervorgerufen werden. Die ständige Optimierung der Rotorblattprofi | Ökostrom Consulting Freiburg GmbH | |
| Tieffrequent werden Geräusche bezeichnet, deren Anteile im Frequenzbereich unter 100 Hz liegen. Als Infraschall wird der Bereich genannt, der 20 Hz unterschreitet. Die beim Umströmen der Rotorblätter verursachten Geräusche ähneln den an den Flügeln von Segelflugzeugen entstehenden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die in der Umgebung von WEA vorkommenden Infraschallanteile die mens | r Bereich genannt, der 20 Hz unterschreitet. Die beim Umströmen der | Rotorblätter | verursachten Geräusche ähneln den an den Flügeln von Segelflugzeug | Ökostrom Consulting Freiburg GmbH | |
| ponenten anhand einer Windkraftanlage mit horizontaler Rotationsachse. Da diese Windkraftanlagenart 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 Weiteren | wird an dieser Stelle nur auf diese Bauform näher eingegangen. Die | Rotorblätter | stellen die wichtigste Komponente einer Windkraftanlage dar, da du | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| ei der technologischen Weiterentwicklung im Mittelpunkt, nicht zuletzt um dem Vorwurf zu begegnen, dass Windkraftanlagen Lärm verursachen. Durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Rotorblätter soll der Geräuschpegel zunehmend reduziert werden [EWEA: 2009a, S.37]. Für die Herstellung der Rotorblätter werden Materialien wie Holz, Stoff, Stahl, Aluminium und Glasfasern verwendet | Lärm verursachen. Durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der | Rotorblätter | soll der Geräuschpegel zunehmend reduziert werden [EWEA: 2009a, S. | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| kraftanlagen Lärm verursachen. Durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Rotorblätter soll der Geräuschpegel zunehmend reduziert werden [EWEA: 2009a, S.37]. Für die Herstellung der Rotorblätter werden Materialien wie Holz, Stoff, Stahl, Aluminium und Glasfasern verwendet - wobei Glasfasern, Holz und Carbonfasern am häufigsten benutzt werden [Gipe: 2009, S.4f.]. Bei den heutigen | hmend reduziert werden [EWEA: 2009a, S.37]. Für die Herstellung der | Rotorblätter | werden Materialien wie Holz, Stoff, Stahl, Aluminium und Glasfaser | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| aftanlagen mit einer Höhe von über 150 Metern zusätzliche Warnleuchten erforderlich. Dabei müssen aus jeder Richtung mindestens zwei Warnlichter sichtbar sein. Diese dürfen durch stehende Rotorblätter nicht verdeckt werden. Der Durchmesser eines Rotors beträgt 50 bis 90 Meter. Komponenten: Abgebildet sind die wesentlichen Bestandteile einer Windkraftanlage mit horizontaler Drehachse. | destens zwei Warnlichter sichtbar sein. Diese dürfen durch stehende | Rotorblätter | nicht verdeckt werden. Der Durchmesser eines Rotors beträgt 50 bis | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| rwiegend im privaten Segment Anwendung finden. Da schon ein Drehblatt genügt, um eine Rotationsbewegung zu erzeugen, wird die Drehfähigkeit eines Windkraftrades nicht durch die Anzahl der Rotorblätter beeinflusst. In den 1980er und in den frühen 1990er Jahren ist des Öfteren der Versuch unternommen worden, Rotoren mit einem oder zwei Blättern auf den Markt zu bringen [EWEA: 2009e, S.6 | d die Drehfähigkeit eines Windkraftrades nicht durch die Anzahl der | Rotorblätter | beeinflusst. In den 1980er und in den frühen 1990er Jahren ist des | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| gs konnten sich diese nicht durchsetzen, so dass Turbinen mit nur einem Rotorblatt heutzutage kaum eingesetzt werden. Die meisten konventionellen Turbinen besitzen entweder zwei oder drei Rotorblätter , wobei letztere sich zunehmend als Standard durchgesetzt haben. Der wesentliche Unterschied liegt beim Kosten-Nutzen-Verhältnis: während zwei Rotorblätter in der Produktion kostengünstig | e meisten konventionellen Turbinen besitzen entweder zwei oder drei | Rotorblätter | , wobei letztere sich zunehmend als Standard durchgesetzt haben. De | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| besitzen entweder zwei oder drei Rotorblätter, wobei letztere sich zunehmend als Standard durchgesetzt haben. Der wesentliche Unterschied liegt beim Kosten-Nutzen-Verhältnis: während zwei Rotorblätter in der Produktion kostengünstiger sind, sind drei auf Dauer deutlich leistungsfähiger. Außerdem weist der dreiblättrige Rotor einen weiteren Vorteil auf: er bewegt sich ruhiger als ein z | liche Unterschied liegt beim Kosten-Nutzen-Verhältnis: während zwei | Rotorblätter | in der Produktion kostengünstiger sind, sind drei auf Dauer deutli | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| it vertikaler Drehachse Vertikale Windkraftanlagen weisen vielfältige Bauformen auf. Sie haben den Vorteil, dass die Energieerzeugung nicht durch die Windrichtung beeinträchtigt wird. Die Rotorblätter drehen sich unabhängig davon, aus welcher Richtung der Wind weht. Beispiele für Bauformen mit horizontaler Drehachse: Bauformen mit horizontaler Drehachse unterscheiden sich durch die An | rgieerzeugung nicht durch die Windrichtung beeinträchtigt wird. Die | Rotorblätter | drehen sich unabhängig davon, aus welcher Richtung der Wind weht. | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| sich unabhängig davon, aus welcher Richtung der Wind weht. Beispiele für Bauformen mit horizontaler Drehachse: Bauformen mit horizontaler Drehachse unterscheiden sich durch die Anzahl der Rotorblätter . Größenklassen von Windkraftanlagen In den letzten Jahrzehnten hat sich der technologische Stand von Windkraftanlagen rasant entwickelt. Dies zeigt sich u. a. daran, dass die Windturbine | mit horizontaler Drehachse unterscheiden sich durch die Anzahl der | Rotorblätter | . Größenklassen von Windkraftanlagen In den letzten Jahrzehnten hat | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| en sind. In den letzten 20 Jahren hat sich die Windkraftanlagengröße in diesem Segment verhundertfacht [EWEA: 2009b, S.6]. Die Größe einer Windkraftanlage wird abhängig vom Drehradius der Rotorblätter definiert. Im Allgemeinen können Anlagen in drei Kategorien unterteilt werden: Kleinanlagen, mittlere Anlagen1 und Großanlagen (siehe Grafik 5). Kleine Windkraftturbinen werden wiederum | ]. Die Größe einer Windkraftanlage wird abhängig vom Drehradius der | Rotorblätter | definiert. Im Allgemeinen können Anlagen in drei Kategorien untert | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| chnologie von großer Bedeutung sein. Laut Frank Nielsen, Leiter der Abteilung Forschung und Entwicklung des Rotorblattherstellers LM Glasfiber, würde eine Verbesserung der Aerodynamik der Rotorblätter von drei Prozent über die gesamte Lebensdauer die Investitionskosten der Anlage kompensieren [EWEA: 2008a, S.23]. Zukünftig wird aber neben der Effizienzsteigerung auch die Kostensenkung | rstellers LM Glasfiber, würde eine Verbesserung der Aerodynamik der | Rotorblätter | von drei Prozent über die gesamte Lebensdauer die Investitionskost | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| r Onshore), die Erreichbarkeit des Standortes, die Bodenbeschaffenheit, der Aufwand für den Netzanschluss usw. [EWEA: 2009a, S.8]. Als Richtwert nehmen die Kosten für die Windturbine samt Rotorblätter , Turm und Komponenten bei Onshore-Windkraftanlagen in etwa 70 Prozent der Investitionskosten ein. Im Allgemeinen gilt, dass im Fall von Windanlagen die Investitionskosten verhältnismäßig | 09a, S.8]. Als Richtwert nehmen die Kosten für die Windturbine samt | Rotorblätter | , Turm und Komponenten bei Onshore-Windkraftanlagen in etwa 70 Proz | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| sich daher entsprechend langsamer. Die heute fast ausschließlich eingesetzten dreiblättrigen Rotoren erreichen den maximalen Wirkungsgrad bei einer Schnelllaufzahl λ ≈ 7. Die Spitzen der Rotorblätter bewegen sich also mit der siebenfachen Windgeschwindigkeit. Windenergieanlagen mit kleinerem Durchmesser müssen sich bei gleichem Wind also schneller drehen, um den gleichen λ- und damit | malen Wirkungsgrad bei einer Schnelllaufzahl λ ≈ 7. Die Spitzen der | Rotorblätter | bewegen sich also mit der siebenfachen Windgeschwindigkeit. Winden | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| . An der Nabe kommt der Wind von vorne, während er sich mit zunehmendem Radius r durch die Eigenbewegung eines Rotorblattsegments (ωr) immer mehr in die Rotationsebene dreht. Daher werden Rotorblätter verdreht konstruiert – bereits seit den alten Windmühlen aus dem 19. Jahrhundert. Die Leistung einer Windenergieanlage lässt sich somit über die Drehzahl sowie die Stellung der Rotorblät | tsegments (ωr) immer mehr in die Rotationsebene dreht. Daher werden | Rotorblätter | verdreht konstruiert – bereits seit den alten Windmühlen aus dem 1 | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| torblätter verdreht konstruiert – bereits seit den alten Windmühlen aus dem 19. Jahrhundert. Die Leistung einer Windenergieanlage lässt sich somit über die Drehzahl sowie die Stellung der Rotorblätter bezüglich der Anströmung regeln (Pitchregelung). Heute werden in Deutschland meist Anlagen mit 40 m langen Rotorblättern neu errichtet, die eine Fläche von fast 5000 m2 überstreichen. Da | gieanlage lässt sich somit über die Drehzahl sowie die Stellung der | Rotorblätter | bezüglich der Anströmung regeln (Pitchregelung). Heute werden in D | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| det. Bei einer 20-jährigen Laufzeit nimmt man fünf Jahre Windstille an, während denen die Windenergieanlagen nicht arbeiten. Bei einer Offshore Windenergie anlage der -MW-Klasse sind die Rotorblätter 0 Meter lang. Zum Vergleich zeigt die Fotomontage einen Airbus 380, dessen Spannweite 80 Meter beträgt. KOMPAKT ■ Der maximale theoretische Wirkungsgrad einer Windenergieanlage ist dur | ten. Bei einer Offshore Windenergie anlage der -MW-Klasse sind die | Rotorblätter | 0 Meter lang. Zum Vergleich zeigt die Fotomontage einen Airbus 3 | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| sst und vermessen. Laut Troels F. Pedersen lassen sich im mittleren Gondelteil verwertbare Messergebnisse erwarten. In Abbildung 9 wurde anhand einer Zeichnung der Gondel und der Maße der Rotorblätter einer REpower 3.4M 104 der Standort des Anemometers nach Troels F. Pedersen bestimmt. Die dargestellte Fläche entspricht der zum Zeitpunkt der Vermessung gültigen Ausgabe der IEC 61400-1 | bbildung 9 wurde anhand einer Zeichnung der Gondel und der Maße der | Rotorblätter | einer REpower 3.4M 104 der Standort des Anemometers nach Troels F. | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ke Beeinflussung der Messung durch den Nachlaufdrall des Rotors und der durch die Gondel verursachte Turbulenz sowie den zusätzlichen Strömungsabriss im Bereich der Auftriebsgeometrie der Rotorblätter ausschließen. Der auftriebswirksame Bereich der Rotorblätter der REpower 3.4M 104 mit 50,8 m Länge beginnt in etwa 4,5 m Abstand zur Spinnerverkleidung. Bis zu dieser Entfernung weist de | zusätzlichen Strömungsabriss im Bereich der Auftriebsgeometrie der | Rotorblätter | ausschließen. Der auftriebswirksame Bereich der Rotorblätter der R | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| rs und der durch die Gondel verursachte Turbulenz sowie den zusätzlichen Strömungsabriss im Bereich der Auftriebsgeometrie der Rotorblätter ausschließen. Der auftriebswirksame Bereich der Rotorblätter der REpower 3.4M 104 mit 50,8 m Länge beginnt in etwa 4,5 m Abstand zur Spinnerverkleidung. Bis zu dieser Entfernung weist der zuvor fast runde Blattwurzelbereich nur eine wenig auftrieb | ie der Rotorblätter ausschließen. Der auftriebswirksame Bereich der | Rotorblätter | der REpower 3.4M 104 mit 50,8 m Länge beginnt in etwa 4,5 m Abstan | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| chnischen Daten der REpower 3.4M 104 am Standort Bremen Stahlwerke. LiDAR REpower PowerWind Technische Daten WEA Wert Nennleistung 3.4 MW Nabenhöhe 128 m Rotordurchmesser 104 m Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 50.8 m Überstrichene Fläche 8495 m² Fläche Gondel in 2 Ebenen ca. 40 m² Länge Gondel ca. 13 m Tiefe Gondel ca. 4.3 m Leistungsregelung Blattwinkelgeregelt Anlaufgeschwi | nnleistung 3.4 MW Nabenhöhe 128 m Rotordurchmesser 104 m Anzahl der | Rotorblätter | 3 Rotorblattlänge 50.8 m Überstrichene Fläche 8495 m² Fläche Gonde | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ort kleiner sind. Es sollte auch über der Grenzschicht der Gondeloberfläche und unter dem Bereich, in dem die Blattwirbel, die von der Änderung vom zylindrischen zum profilierten Teil der Rotorblätter verursacht, dominieren, installiert werden. Außerdem sollte das Gondelanemometer mindestens 1,5 Blattdurchmesser hinter der Blattwurzel positioniert werden, allerdings gleichzeitig den N | l, die von der Änderung vom zylindrischen zum profilierten Teil der | Rotorblätter | verursacht, dominieren, installiert werden. Außerdem sollte das Go | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| n drei Anemometern (Gondelanemometer, Referenzanemometer und usa_DWG auf Position P9) in Abbildung 47 wird sehr wahrscheinlich von einer Überlagerung der Strömungswiderstände von Turm und Rotorblätter verursacht. Nähere Erläuterungen hierzu finden sich in II.1.3.8.1. Bei der Anordnung der Anemometer auf der Gondel ist zu berücksichtigen, dass die Abschattung, bedingt durch das geometr | inlich von einer Überlagerung der Strömungswiderstände von Turm und | Rotorblätter | verursacht. Nähere Erläuterungen hierzu finden sich in II.1.3.8.1. | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| schattung zur freien Anströmung für verschiedene Höhen des Anemometers über dem Gondeldach angegeben. Für das Gondelanemometer bedeutet dies, dass es ca. 35% der Zeit durch eines der drei Rotorblätter abgeschattet wird. Dies gilt für den normalen Betrieb wie auch für den Trudelbetrieb bei Stillstand der WEA. Abbildung 48: Geometrisch bedingte Abschattung der Anemometer an ihren jeweil | ometer bedeutet dies, dass es ca. 35% der Zeit durch eines der drei | Rotorblätter | abgeschattet wird. Dies gilt für den normalen Betrieb wie auch für | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ng für die verschiedenen gewählten Positionen. Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass diese Ergebnisse nicht auf andere Anlagentypen mit anderer Gondelform und anderem Profilverlauf der Rotorblätter übertragbar sind. Deutlich zeigen diese Messungen aber, dass es wichtig ist, das Verhalten des Gondelanemometers im Verhältnis zur freien Anströmung für jeden WEA-Typ exemplarisch durch | e Anlagentypen mit anderer Gondelform und anderem Profilverlauf der | Rotorblätter | übertragbar sind. Deutlich zeigen diese Messungen aber, dass es wi | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| nkel definiert und erläutert. Pitchwinkel: Das gesamte Rotorblatt einer konventionellen WEA lässt sich um die eigene Achse drehen. Die Pitchwinkeländerung variiert den Anstellwinkel der Rotorblätter . Konuswinkel: Der Konuswinkel φ ist in Abbildung 59 zu erkennen, welcher die Neigung der Rotorblätter meistens inWindrichtung angibt. Neigungswinkel: Der Neigungswinkel β ist in Abb | chse drehen. Die Pitchwinkeländerung variiert den Anstellwinkel der | Rotorblätter | . Konuswinkel: Der Konuswinkel φ ist in Abbildung 59 zu erkennen | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| um die eigene Achse drehen. Die Pitchwinkeländerung variiert den Anstellwinkel der Rotorblätter. Konuswinkel: Der Konuswinkel φ ist in Abbildung 59 zu erkennen, welcher die Neigung der Rotorblätter meistens inWindrichtung angibt. Neigungswinkel: Der Neigungswinkel β ist in Abbildung 59 zu erkennen, welcher den Neigungswinkel der Rotorachse angibt. Der Konuswinkel und der Neigungs | uswinkel φ ist in Abbildung 59 zu erkennen, welcher die Neigung der | Rotorblätter | meistens inWindrichtung angibt. Neigungswinkel: Der Neigungswink | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| . Neigungswinkel: Der Neigungswinkel β ist in Abbildung 59 zu erkennen, welcher den Neigungswinkel der Rotorachse angibt. Der Konuswinkel und der Neigungswinkel erhöhen den Freigang der Rotorblätter am Turm, wie es auf Abbildung 59 zu erkennen ist. In der Konstruktion von Windkraftanlagen kann so der Turm in Richtung Schwerpunkt verlagert werden, um die statischen und dynamischen Sp | bt. Der Konuswinkel und der Neigungswinkel erhöhen den Freigang der | Rotorblätter | am Turm, wie es auf Abbildung 59 zu erkennen ist. In der Konstrukt | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| = BSG v∞ Formel 6 Schnelllaufzahl Üblich ist eine Schnelllaufzahl von 5 bis 6 in der Megawatt-Klasse von Windkraftanlagen. Fahnenstellung: Mit der Fahnenstellung wird die Stellung der Rotorblätter bezeichnet, bei der kein Auftrieb erzeugt wird. Im Stillstand werden die Rotorblätter in diese Position gebracht. Der Pitchwinkel ist in dieser Stellung 0°. Der Widerstandsbeiwert cW u | en. Fahnenstellung: Mit der Fahnenstellung wird die Stellung der | Rotorblätter | bezeichnet, bei der kein Auftrieb erzeugt wird. Im Stillstand werd | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Megawatt-Klasse von Windkraftanlagen. Fahnenstellung: Mit der Fahnenstellung wird die Stellung der Rotorblätter bezeichnet, bei der kein Auftrieb erzeugt wird. Im Stillstand werden die Rotorblätter in diese Position gebracht. Der Pitchwinkel ist in dieser Stellung 0°. Der Widerstandsbeiwert cW und der Auftriebsbeiwert cA: Der Widerstandsbeiwert und der Auftriebsbeiwert sind dimen | chnet, bei der kein Auftrieb erzeugt wird. Im Stillstand werden die | Rotorblätter | in diese Position gebracht. Der Pitchwinkel ist in dieser Stellung | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| den Anlagen zum Vergleich ausgewählt wurden. Ziel ist es ein Modell zu entwerfen, mit dem beide Anlagentypen untersucht werden können. So werden die formgebenden Verkleidungsteile und die Rotorblätter bei einer Modellbaufirma in Auftrag gegeben und aus Polyurethan Blockmaterial gefräst. Dieser Kunststoff zeichnet sich durch eine gute Verarbeitbarkeit aus und ist so sehr gut für den Mo | werden können. So werden die formgebenden Verkleidungsteile und die | Rotorblätter | bei einer Modellbaufirma in Auftrag gegeben und aus Polyurethan Bl | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ur bis zu dieser Höhe auf dieser WEA aufgestellt werden kann. Der unterschiedliche Maßstab kommt daher, dass die Einflüsse der Gondelform unteranderem untersucht werden soll und daher die Rotorblätter nicht geändert werden sollen. Da das originale Rotorblatt der REpower Anlage größer ist als das der Vestas, wird für diese der kleinere Maßstab veranschlagt. Abbildung 69 links REpower 3 | se der Gondelform unteranderem untersucht werden soll und daher die | Rotorblätter | nicht geändert werden sollen. Da das originale Rotorblatt der REpo | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| spielt für die Untersuchung keine wesentliche Rolle und wird konstant gehalten, da der Rotor an sich schon ein Konuswinkel aufweist. Bei den originalen Anlagen im Betrieb biegen sich die Rotorblätter durch die Last stark durch und der wahre Konuswinkel variiert in radialer Richtung, was bei den Windkanalmodellen nicht auftritt. Allerdings ist zu beachten, dass die Konuswinkeländerung | kel aufweist. Bei den originalen Anlagen im Betrieb biegen sich die | Rotorblätter | durch die Last stark durch und der wahre Konuswinkel variiert in r | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Richtung, was bei den Windkanalmodellen nicht auftritt. Allerdings ist zu beachten, dass die Konuswinkeländerung im Wurzelbereich an realen Anlagen vernachlässigbar ist. Pitch-Winkel der Rotorblätter Die Rotorblätter werden über einen Bolzen in der Rotornabe befestigt. Der Bolzen wird über eine kraftschlüssige Verbindung verspannt. Der Kraftschluss entsteht durch eine Schraube, die d | zelbereich an realen Anlagen vernachlässigbar ist. Pitch-Winkel der | Rotorblätter | Die Rotorblätter werden über einen Bolzen in der Rotornabe befesti | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| i den Windkanalmodellen nicht auftritt. Allerdings ist zu beachten, dass die Konuswinkeländerung im Wurzelbereich an realen Anlagen vernachlässigbar ist. Pitch-Winkel der Rotorblätter Die Rotorblätter werden über einen Bolzen in der Rotornabe befestigt. Der Bolzen wird über eine kraftschlüssige Verbindung verspannt. Der Kraftschluss entsteht durch eine Schraube, die die Nabe zusammenz | len Anlagen vernachlässigbar ist. Pitch-Winkel der Rotorblätter Die | Rotorblätter | werden über einen Bolzen in der Rotornabe befestigt. Der Bolzen wi | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| eren Bild ist der Bolzen an der Rotorblattwurzel zu erkennen. Auf dem rechten Bild ist das montierte Rotorblatt mit Spinner zu sehen. Der Spinner wird auf die Nabe geschoben und durch die Rotorblätter gehalten. Es ist auf dem rechten Bild ein Pitch-Winkel von 70° eingestellt. Die Striche auf dem Rotorblatt sind in 5° Schritte unterteilt. Abbildung 73 Rotorblattaufhängung (links Rotorn | ner zu sehen. Der Spinner wird auf die Nabe geschoben und durch die | Rotorblätter | gehalten. Es ist auf dem rechten Bild ein Pitch-Winkel von 70° ein | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ngs in Fahnenposition und Abbildung 83 zeigt die Transitionslinie durch Verschmutzung. Abbildung 82 Regentropfen auf der Sogseite eines Vestas-Rotorblattes. Abbildung 83 Verschmutzung der Rotorblätter einer Vestas V66 Die untersuchte REp-Anlage ist erst im Jahre 2012 errichtet worden. Hier sind noch keine Ablagerungen an der WEA erkennbar. Bei entsprechender Witterung ist es durch Sch | Sogseite eines Vestas-Rotorblattes. Abbildung 83 Verschmutzung der | Rotorblätter | einer Vestas V66 Die untersuchte REp-Anlage ist erst im Jahre 2012 | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Messparameter Bedingung Wert Anströmgeschwindigkeit 20 ms-1 Drehzahl des Rotors 150 min-1 ZZ auf dem Turm 70° ZZ auf den Rotorblättern 70° (vom Staupunkt aus gemessen) Pitchwinkel der Rotorblätter 90° Messdauer 120 s Tabelle 11: Standard Messbedingungen. Die Messdauer von 120 s ist so gewählt worden, dass mögliche Schwankungen über diese Zeit erfasst und gemittelt werden. Für jede | en Rotorblättern 70° (vom Staupunkt aus gemessen) Pitchwinkel der | Rotorblätter | 90° Messdauer 120 s Tabelle 11: Standard Messbedingungen. Die Mess | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Für jeden Messpunkt, mit einer Drehzahl von 150 U/min, wurden entsprechend über 300 Rotor Umdrehungen bzw. 900 RotorblattDurchgänge gemittelt. Zunächst werden die Gondeln mit Spinner ohne Rotorblätter vermessen, um zu erkennen, in wie weit die Form der Gondeln auf die Messwerte Einfluss nimmt. Hier wird mit einer Schräganströmung von 0°, 5° und 10° gemessen. Nachfolgend wird dieses Th | tDurchgänge gemittelt. Zunächst werden die Gondeln mit Spinner ohne | Rotorblätter | vermessen, um zu erkennen, in wie weit die Form der Gondeln auf di | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ird dieses Thema Gondelvermessung genannt. Die Standardmessung wird wie in Tabelle 11 beschrieben bei 20 ms-1 Anströmung und 150 Umin-1 durchgeführt. Auch hier wird wie die Messungen ohne Rotorblätter mit Schräganströmung von 0°, 5° und 10° gemessen. Um die Messungen auf die originalen Anlagen übertragen zu können, werden noch weitere Messungen mit weiteren Konfigurationen durchgeführ | und 150 Umin-1 durchgeführt. Auch hier wird wie die Messungen ohne | Rotorblätter | mit Schräganströmung von 0°, 5° und 10° gemessen. Um die Messungen | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| s mit der Entfernung zum Rotor die normierte mittlere Geschwindigkeit sich dem Sollwert 1 und damit der ungestörten Anströmgeschwindigkeit nähert. Es ist zu sehen, dass der Randwirbel der Rotorblätter (vgl. Kapitel II.1.3.4.4) keinen Einfluss auf den gondelnahen Bereich haben, da die Rotorblätter bei der zMod-Koordinate 570 mm (grüner Strich in Abbildung 105) enden und ab diesen Wert | römgeschwindigkeit nähert. Es ist zu sehen, dass der Randwirbel der | Rotorblätter | (vgl. Kapitel II.1.3.4.4) keinen Einfluss auf den gondelnahen Bere | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| it der ungestörten Anströmgeschwindigkeit nähert. Es ist zu sehen, dass der Randwirbel der Rotorblätter (vgl. Kapitel II.1.3.4.4) keinen Einfluss auf den gondelnahen Bereich haben, da die Rotorblätter bei der zMod-Koordinate 570 mm (grüner Strich in Abbildung 105) enden und ab diesen Wert liegen nahezu die Anströmbedingungen vor. Dies ist ein Zeichen dafür, dass die gewählte Rotorblat | .1.3.4.4) keinen Einfluss auf den gondelnahen Bereich haben, da die | Rotorblätter | bei der zMod-Koordinate 570 mm (grüner Strich in Abbildung 105) en | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| auf immer mehr der freien Strömung an (ab über der weißen Linie in Abbildung 105). Dieser Bereich ist nicht mehr auf die originale Anlage übertragbar, da hier die Einflüsse der verkürzten Rotorblätter sichtbare Einflüsse auf die Strömung haben. Es wird davon ausgegangen, dass die Strömung bis ca. 400 mm über der Gondel übertragbar auf die originale WEA ist. Die veranschlagten 400 mm i | originale Anlage übertragbar, da hier die Einflüsse der verkürzten | Rotorblätter | sichtbare Einflüsse auf die Strömung haben. Es wird davon ausgegan | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| Turmes wurde nicht simuliert. Abbildung 113. Vereinfachung der Modelgeometrie vor der Vernetzung. Quelle AkkaOctagon II.1.3.10.2 Stillstand Das Model stellt den Standstill Modus dar. Die Rotorblätter haben einen Pitchwinkel von 0°, und der Rotor dreht sich nicht. Abbildung 114 stellt die Ergebnisse der numerischen Simulation dar. Eine lokale Strömungsablösung ist im Wurzelbereich des | .1.3.10.2 Stillstand Das Model stellt den Standstill Modus dar. Die | Rotorblätter | haben einen Pitchwinkel von 0°, und der Rotor dreht sich nicht. Ab | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ndGuard GmbH Beteiligte Funktion Deutsche WindGuard GmbH Koordinator, Untersuchung und Auswertung Blattwinkel Die Durchführung der ursprünglich vorgesehenen mechanischen Verstellungen der Rotorblätter konnten nicht wie geplant durchgeführt werden. Die vorgesehene optische Rotorblattauswertung wurde vom Hersteller nicht anerkannt. Es wurde daher Bezug genommen auf im Vorfeld durchgefüh | ührung der ursprünglich vorgesehenen mechanischen Verstellungen der | Rotorblätter | konnten nicht wie geplant durchgeführt werden. Die vorgesehene opt | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| rch einen Windrichtungsgeber ausgelöst. Die Verbindung zwischen dem Turm und dem Maschinenhaus wird durch große, wälzlagerbestückte Drehkränze sichergestellt. 3.5 Rotornabe Sie trägt die Rotorblätter und enthält bei pitch-geregelten Anlagen die Antriebe (Motor, Umrichter) der Blattverstellung. In der Regel ist sie bei Megawattanlagen begehbar, um die Wartung und Kontrolle der Aggrega | erbestückte Drehkränze sichergestellt. 3.5 Rotornabe Sie trägt die | Rotorblätter | und enthält bei pitch-geregelten Anlagen die Antriebe (Motor, Umri | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ng und Kontrolle der Aggregate für die Blattverstellung und Sicherheitseinrichtungen zu ermöglichen. 3.6 Rotor Besteht aus den Rotorblättern und der Rotornabe; heute fast ausschließlich 3 Rotorblätter , rechtsdrehend. Die Rotorblätter bestehen in der Regel aus GFK (glasfaserverstärkter Polyester), seltener aus CFK, Metall oder HolzVerbundwerkstoffen. Bei Großanlagen werden die Rotorblä | us den Rotorblättern und der Rotornabe; heute fast ausschließlich 3 | Rotorblätter | , rechtsdrehend. Die Rotorblätter bestehen in der Regel aus GFK (gl | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| r die Blattverstellung und Sicherheitseinrichtungen zu ermöglichen. 3.6 Rotor Besteht aus den Rotorblättern und der Rotornabe; heute fast ausschließlich 3 Rotorblätter, rechtsdrehend. Die Rotorblätter bestehen in der Regel aus GFK (glasfaserverstärkter Polyester), seltener aus CFK, Metall oder HolzVerbundwerkstoffen. Bei Großanlagen werden die Rotorblätter inzwischen auch zweiteilig a | rnabe; heute fast ausschließlich 3 Rotorblätter, rechtsdrehend. Die | Rotorblätter | bestehen in der Regel aus GFK (glasfaserverstärkter Polyester), se | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| orblätter, rechtsdrehend. Die Rotorblätter bestehen in der Regel aus GFK (glasfaserverstärkter Polyester), seltener aus CFK, Metall oder HolzVerbundwerkstoffen. Bei Großanlagen werden die Rotorblätter inzwischen auch zweiteilig ausgeführt und am Montageort der WKA zusammengesetzt. Rotorblätter einer 1,3-MW-Windenergieanlage bei Anlieferung Bild: REpower Systems AG Foto: Jan Oelker D | CFK, Metall oder HolzVerbundwerkstoffen. Bei Großanlagen werden die | Rotorblätter | inzwischen auch zweiteilig ausgeführt und am Montageort der WKA zu | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| nzwischen auch zweiteilig ausgeführt und am Montageort der WKA zusammengesetzt. Rotorblätter einer 1,3-MW-Windenergieanlage bei Anlieferung Bild: REpower Systems AG Foto: Jan Oelker Die Rotorblätter sind bei modernen Windenergieanlagen drehbar an der Nabe befestigt, um die Regelung der Leistung per Blattverstellung (pitch) zu ermöglichen. Dafür werden große Wälzlager eingesetzt. Gro | lage bei Anlieferung Bild: REpower Systems AG Foto: Jan Oelker Die | Rotorblätter | sind bei modernen Windenergieanlagen drehbar an der Nabe befestigt | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| eute durchweg geeignete Blitzschutzsysteme, welche Gondel, Rotorblätter und elektrische Einrichtungen wirksam vor den Folgen eines Einschlages schützen können. In der Vergangenheit wurden Rotorblätter ohne Blitzschutz häufiger bei einem Einschlag total zerstört. Die Funktionsfähigkeit des Blitzschutzsystems ist in regelmäßigen Intervallen zu überprüfen. Hierzu existieren einschlägige | lgen eines Einschlages schützen können. In der Vergangenheit wurden | Rotorblätter | ohne Blitzschutz häufiger bei einem Einschlag total zerstört. Die | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| erschiedener Rotorblattschutzsysteme Ein neuer, innovativer Ansatz sind Ableiterstreifen als Rotorblattschutzsystem. Diese dünnen Bänder aus Metallsegmenten werden auf die Oberfläche der Rotorblätter geklebt. Durch ihren Aufbau schaffen sie einen Kanal aus ionisierter Luft, durch welchen der Blitz zum Aufnehmer geleitet wird. Der Vorteil der Ableiterstreifen ist die höhere Haltbarkei | ese dünnen Bänder aus Metallsegmenten werden auf die Oberfläche der | Rotorblätter | geklebt. Durch ihren Aufbau schaffen sie einen Kanal aus ionisiert | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| chen Bauteile einer Windturbine. Im Offshore-Bereich ist die Struktur einer Windturbine Umweltbelastungen, wie z. B. Wind, Wasser, Sonne oder Salz ausgesetzt. Außerdem werden die neuesten Rotorblätter größer (> 80 m), die Türme werden höher (> 120 m) und die Masse des Turmkopfes wird größer, mit leistungsfähigeren und größeren Turbinen. Um die verbleibende Lebensdauer zu bestimmen, wi | d, Wasser, Sonne oder Salz ausgesetzt. Außerdem werden die neuesten | Rotorblätter | größer (> 80 m), die Türme werden höher (> 120 m) und die Masse de | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ie Absicht zurück, eine Schadenfrüherkennung zu entwickeln, um katastrophenauslösende Betriebszustände zu vermeiden und optimierte Wartungsstrategien einzuführen. Eine raue Oberfläche der Rotorblätter , die z. B. durch Umweltverschmutzung verursacht wird, Schäden an der Lackierung der Oberfläche der Rotorblätter oder Vereisung verringern die aerodynamische Leistung des Rotorblattes. Du | optimierte Wartungsstrategien einzuführen. Eine raue Oberfläche der | Rotorblätter | , die z. B. durch Umweltverschmutzung verursacht wird, Schäden an d | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| den und optimierte Wartungsstrategien einzuführen. Eine raue Oberfläche der Rotorblätter, die z. B. durch Umweltverschmutzung verursacht wird, Schäden an der Lackierung der Oberfläche der Rotorblätter oder Vereisung verringern die aerodynamische Leistung des Rotorblattes. Durch die Überwachung der Prozessparameter, wie z. B. der Leistung im Verhältnis zur Windgeschwindigkeit, können s | tzung verursacht wird, Schäden an der Lackierung der Oberfläche der | Rotorblätter | oder Vereisung verringern die aerodynamische Leistung des Rotorbla | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| 2-Blatt-, 4-Blatt-, Vielblatt-Rotoren, Savoniusrotor und Darrieusrotor finden sich unter den kleinsten Anlagen. • Während die Mehrzahl der Anlagen bis 600 kW noch stall-geregelt (starre 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 | end die Mehrzahl der Anlagen bis 600 kW noch stall-geregelt (starre | Rotorblätter | ) ist und feste Drehzahlen aufweist, hat sich in der MW-Klasse die | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| Siemens) zielen vor allem auf den Offshore-Einsatz ab. Einer weiteren Steigerung der Leistung scheint nur durch die Grenzen in der Konstruktion der einzelnen Komponenten, insbesondere der Rotorblätter , Einhalt geboten zu werden. So hat der Rotor der 6 MW-Anlage von REpower bereits einen Durchmesser von 126 m, was eine Abmessung eines einzelnen Rotorblattes von mehr als 50 m Länge ergi | zen in der Konstruktion der einzelnen Komponenten, insbesondere der | Rotorblätter | , Einhalt geboten zu werden. So hat der Rotor der 6 MW-Anlage von R | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| iche 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 Schäden zu umreißen, kann man die herrsch | Stückzahlen angefallen. Neben Generator und Getriebe sind auch die | Rotorblätter | immer wieder von Serienschäden betroffen. Das Schadenpotenzial rü | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ngen (Regelung) • Notabschaltung • Rückwärtsdrehen des Rotors 6.5 Andere Bedingungen • Transport • Montage • Wartung und Bedienung 7 Schadenszenarien 7.1 Onshore Windenergieanlagen 7.1.1 Rotorblätter • Risse (Längs- und Querrisse) • Schwingungsbrüche • Ablösungen, Laminationsfehler • Blitzschlag/Aufbrechen bzw. „Explosion“ des Blattes • Unzureichende Fixierung von Erdungsseilen in a | d Bedienung 7 Schadenszenarien 7.1 Onshore Windenergieanlagen 7.1.1 | Rotorblätter | • Risse (Längs- und Querrisse) • Schwingungsbrüche • Ablösungen, | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| .....................................................22 5.2.2 Mast ................................................................................................................23 5.2.3 Rotorblätter ......................................................................................................24 5.2.4 Generatoren ................................................................ | ...........................................................23 5.2.3 | Rotorblätter | ................................................................... | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Windenergieanlagen dar. Die theoretische Basis lieferte 1920 und 1926 Albert Betz mit seiner Theorie zur Berechnung der maximal möglichen Leistungsentnahme und der optimalen Geometrie der Rotorblätter . Er wies mit der Theorie der geschlossenen Stromröhre nach, dass mit einer Windenergieanlage durch Verzögerung der strömenden Luftmasse maximal 16/27 = 59 % der Leistung des Windes genut | maximal möglichen Leistungsentnahme und der optimalen Geometrie der | Rotorblätter | . Er wies mit der Theorie der geschlossenen Stromröhre nach, dass m | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| end zu immer größeren und besseren Windenergieanlagen in rasantem Tempo voran. 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. | Netzanschluss zur Erzeugung von Strom. Sie hat meist zwei bis drei | Rotorblätter | , eine horizontale Achse, die Gondel mit Rotornabe, Getriebe und Ge | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| 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. Die Leistung des Windes, der gerade durch eine kreisförmige Fläche bläst, lässt sich al | sche Energie umwandelt. Die Menge der Energie, die der Wind auf die | Rotorblätter | überträgt, ist abhängig von der Windgeschwindigkeit, der Luftdicht | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| diesem Kapitel werden allgemein Windenergieanlagen (WEA) beschrieben sowie deren Funktionsweise erläutert. WEA unterscheiden sich in ihrer Bauweise durch die unterschiedliche Führung der Rotorblätter , welche horizontal und vertikal erfolgen kann. 4.1 Bauformen 4.1.1 Horizontale Rotorausrichtung Die Nutzung des Windes kann nach zwei unterschiedlichen Prinzipien erfolgen, nach dem Wide | eiden sich in ihrer Bauweise durch die unterschiedliche Führung der | Rotorblätter | , welche horizontal und vertikal erfolgen kann. 4.1 Bauformen 4.1.1 | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| . Letztere sorgt für die Drehung der Rotoren und ist ausschlaggebend für die Leistung der Windenergieanlage. Die Schubkraft hingegen lässt sich nicht sinnvoll nutzen. Sie drückt gegen die Rotorblätter und biegt diese durch. Daher müssen Rotorblätter stabil gebaut sein, um der Schubkraft widerstehen zu können (Quaschning, 2008). Zu den Anlagenkomponenten einer Windkraftanlage (vgl. Abb | aft hingegen lässt sich nicht sinnvoll nutzen. Sie drückt gegen die | Rotorblätter | und biegt diese durch. Daher müssen Rotorblätter stabil gebaut sei | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ist ausschlaggebend für die Leistung der Windenergieanlage. Die Schubkraft hingegen lässt sich nicht sinnvoll nutzen. Sie drückt gegen die Rotorblätter und biegt diese durch. Daher müssen 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, R | e drückt gegen die Rotorblätter und biegt diese durch. Daher müssen | Rotorblätter | stabil gebaut sein, um der Schubkraft widerstehen zu können (Quasc | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| seines Aussehens oft auch mit einem Schneebesen oder mit Zwiebelschalen verglichen. Der Vorteil dieser Anlage besteht darin, dass unabhängig von welcher Richtung auch der Wind kommt, die Rotorblätter in Bewegung versetzt werden können4 . Nachteil ist jedoch, dass der Darrieus-Rotor schlechter regelbar ist und für den Betrieb in der Regel eine Anlaufhilfe benötigt. Die mechanischen un | arin, dass unabhängig von welcher Richtung auch der Wind kommt, die | Rotorblätter | in Bewegung versetzt werden können4 . Nachteil ist jedoch, dass de | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| er Achse. Abb. 10: Darrieus-Rotor (Quelle: BWEA, 2010b). 4.1.2.2 H-Darrieus-Rotor Der H-Darrieus-Rotor (vgl. Abb. 12) ist eine Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors. Anstatt der gebogenen Rotorblätter werden hier gerade Blätter verwendet, die über Haltestreben mit der Rotorwelle verbunden sind (Hau, 1996). Im Gegensatz zum Standard-DarrieusRotor sind hier die gerade verlaufenden Rotor | t eine Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors. Anstatt der gebogenen | Rotorblätter | werden hier gerade Blätter verwendet, die über Haltestreben mit de | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| . 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 Verwirbelungen Lärmemissionen. Abb. 13: Luvläufer (links) und Leeläufer (rechts) (Quelle: Wind-Energie, | ondel bilden sich jedoch Verwirbelungen die sich nachteilig auf die | Rotorblätter | auswirken und Leistungsschwankungen hervorrufen. Des Weiteren ents | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| torleistung einer Windkraftanlage die Nennleistung. Um Anlagenschäden zu vermeiden, muss die Leistung begrenzt werden. Dies erfolgt durch die Stall-, Pitch- oder aktive Stall-Regelung der Rotorblätter . Eine einfache und effektive Variante zur Leistungsbegrenzung von Windkraftanlagen ist die „Stall-Regelung“. Das aerodynamische Profil der Rotorblätter ist so konzipiert, dass bei defini | ies erfolgt durch die Stall-, Pitch- oder aktive Stall-Regelung der | Rotorblätter | . Eine einfache und effektive Variante zur Leistungsbegrenzung von | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| tch- oder aktive Stall-Regelung der Rotorblätter. Eine einfache und effektive Variante zur Leistungsbegrenzung von Windkraftanlagen ist die „Stall-Regelung“. Das aerodynamische Profil der Rotorblätter ist so konzipiert, dass bei definierten Windgeschwindigkeiten am Rotorblatt Turbulenzen entstehen, die zu einem Strömungsabriss führen. Der Effekt verstärkt sich mit zunehmender Geschwin | raftanlagen ist die „Stall-Regelung“. Das aerodynamische Profil der | Rotorblätter | ist so konzipiert, dass bei definierten Windgeschwindigkeiten am R | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ie Leistungsbegrenzung durch ein Verstellen des Anstellwinkels an den Rotorblättern. Durch einen niedrigen Anstellwinkel an den Rotorblättern wird eine geringe Auftriebskraft erzeugt. Die Rotorblätter drehen langsamer und die Anlagenleistung ist dementsprechend gering. Bei schwachen Windgeschwindigkeiten von 0-4 m/s stehen die Blätter in Fahnenstellung. Der Pitchwinkel beträgt hierbei | an den Rotorblättern wird eine geringe Auftriebskraft erzeugt. Die | Rotorblätter | drehen langsamer und die Anlagenleistung ist dementsprechend gerin | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ge in ihrer Leistung her begrenzt werden. Der Pitchwinkel nimmt mit steigender Windgeschwindigkeit zu und liegt im Bereich von 0-30°. Muss die Anlage abgeschaltet werden, stellen sich die Rotorblätter wieder in die Fahnenstellung. Eine weitere Möglichkeit, die Leistung einer Windkraftanlage zu begrenzen, ist die aktive Stall-Regelung. Hierbei wird der Stall-Effekt durch das Verdrehen | ch von 0-30°. Muss die Anlage abgeschaltet werden, stellen sich die | Rotorblätter | wieder in die Fahnenstellung. Eine weitere Möglichkeit, die Leistu | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| eder in die Fahnenstellung. Eine weitere Möglichkeit, die Leistung einer Windkraftanlage zu begrenzen, ist die aktive Stall-Regelung. Hierbei wird der Stall-Effekt durch das Verdrehen der Rotorblätter erzeugt. Die Rotorblattverdrehung erfolgt ähnlich wie im Pitch-System, jedoch in die Rotorebene hinein und mit einem kleineren Anstellwinkel. Bei sehr kleinen Windkraftanlagen wird die L | all-Regelung. Hierbei wird der Stall-Effekt durch das Verdrehen der | Rotorblätter | erzeugt. Die Rotorblattverdrehung erfolgt ähnlich wie im Pitch-Sys | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| gebracht und an zwei etwa drei Meter langen Stäben angeschlossen. Die Stäbe werden anschließend in einem Abstand von drei Metern senkrecht in den Boden eingelassen (Hallenga, 2004). 5.2.3 Rotorblätter Rotorblätter werden von Kleinwindkraftanlagen-Herstellern bereits fertig angeboten. Sie bestehen meist aus Glasfaser verstärkten Kunststoff, Aluminium oder Karbon. Ihr Durchmesser beträg | i Metern senkrecht in den Boden eingelassen (Hallenga, 2004). 5.2.3 | Rotorblätter | Rotorblätter werden von Kleinwindkraftanlagen-Herstellern bereits | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| an zwei etwa drei Meter langen Stäben angeschlossen. Die Stäbe werden anschließend in einem Abstand von drei Metern senkrecht in den Boden eingelassen (Hallenga, 2004). 5.2.3 Rotorblätter Rotorblätter werden von Kleinwindkraftanlagen-Herstellern bereits fertig angeboten. Sie bestehen meist aus Glasfaser verstärkten Kunststoff, Aluminium oder Karbon. Ihr Durchmesser beträgt bei kleinen | recht in den Boden eingelassen (Hallenga, 2004). 5.2.3 Rotorblätter | Rotorblätter | werden von Kleinwindkraftanlagen-Herstellern bereits fertig angebo | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| unststoff, Aluminium oder Karbon. Ihr Durchmesser beträgt bei kleinen Anlagen von sechs Watt ca. 0,9 m und kann bei großen Anlagen von 20 kW bis zu neun Meter erreichen. Abb. 17 zeigt die Rotorblätter sowie weitere Komponenten der Kleinwindkraftanlage Flip 150 als Bausatz. Abb. 16: Rotorblätter und weitere Bauteile von Flip 150 (Quelle: Alfred-Gosser-Schule, 2006). Private Kleinwindkr | en Anlagen von 20 kW bis zu neun Meter erreichen. Abb. 17 zeigt die | Rotorblätter | sowie weitere Komponenten der Kleinwindkraftanlage Flip 150 als Ba | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| leinwindkraftanlage Flip 150 als Bausatz. Abb. 16: Rotorblätter und weitere Bauteile von Flip 150 (Quelle: Alfred-Gosser-Schule, 2006). Private Kleinwindkraftanlagenbetreiber fertigen die Rotorblätter auch in Eigenherstellung. Dabei werden oft die Materialien Holz, Metall, Aluminium oder Kunststoff verwendet. Voraussetzung ist hierbei eine Erfahrung in der Aerodynamik um ein geeignete | -Schule, 2006). Private Kleinwindkraftanlagenbetreiber fertigen die | Rotorblätter | auch in Eigenherstellung. Dabei werden oft die Materialien Holz, M | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| 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 Leistung ist eine Montage auf Dächern unbewohnter Gebäude zu bevorzugen. Die Dachunterkonstruktion muss dabei stabil ausfal | ebäudedach geeignet. Das Windrad sollte in diesem Fall über mehrere | Rotorblätter | verfü- gen, da sie eine bessere Laufruhe erzeugen. Ab 500 Watt Lei | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| chteile oder erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit oder Nachbarschaft hervorzurufen. Schattenwurf ist bei Kleinwindanlagen nicht zu erwarten, da die Umdrehungsgeschwindigkeit der Rotorblätter viel höher ist als bei Großanlagen und die Flügelgröße gering ist. Für die Beurteilung notwendiger Abstände aufgrund von Lärmimmissionen wird auf Kapitel 6.1.2 verwiesen. 6.4.3 Abstände | windanlagen nicht zu erwarten, da die Umdrehungsgeschwindigkeit der | Rotorblätter | viel höher ist als bei Großanlagen und die Flügelgröße gering ist. | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| übertragungstechnischen Teile auf Funktionstüchtigkeit bei Betrieb und Stillstand unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung in Zeitabständen von höchstens zwei Jahren, - die Rotorblätter auf Steifigkeit, auf die Beschaffenheit der Oberfläche und auf Rissbildung in Zeitabständen von höchstens zwei Jahren. 3. Der Betreiber hat die Prüfungen auf seine Kosten durch den Herst | gen Beeinflussung in Zeitabständen von höchstens zwei Jahren, - die | Rotorblätter | auf Steifigkeit, auf die Beschaffenheit der Oberfläche und auf Ris | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| technische Ausführung reicht von horizontal drehenden Rotoren mit Luv- und Leeläufern, bis hin zu Vertikalläufern. 6.8.4 Kosten In Tab. 12 sind Nennleistung, Laufrichtung, die Anzahl der Rotorblätter , Investitionskosten und Jahreskosten der betrachteten KWEA-Modelle dargestellt. Anzumerken ist hierbei, dass die angegebenen Werte zum Teil konkrete Angebote, zum Teil Internet-Richtprei | 4 Kosten In Tab. 12 sind Nennleistung, Laufrichtung, die Anzahl der | Rotorblätter | , Investitionskosten und Jahreskosten der betrachteten KWEA-Modelle | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ler beschreibt seine Anlagen als eine hybride Lösung aus Darrieus - und Savonius - Prinzip. Der Aufbau entspricht grundsätzlich einem H – Darrieus – Rotor, bei dem statt geraden, gebogene Rotorblätter eingesetzt werden. Die Vorteile dieser Windrotoren sind: • Unabhängigkeit von der Windrichtung • Energieerzeugung auch bei extremen Sturmböen möglich • niedrige Anlaufgeschwindigkeit (2- | ätzlich einem H – Darrieus – Rotor, bei dem statt geraden, gebogene | Rotorblätter | eingesetzt werden. Die Vorteile dieser Windrotoren sind: • Unabhän | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| n mehr aus Gründen des Firmenimages, 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 | in der Firmenphilosophie eine große Rolle. Des Weiteren dienen die | Rotorblätter | und die Verkleidung des Generators als Werbeflächen. 8. Fazit Der | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| ............................................ 8 2.1 Rotor .......................................................................................................................... 8 2.1.1 Rotorblätter ................................................................................................ 8 2.1.2 Pitchsystem ..................................................................... | ........................................................... 8 2.1.1 | Rotorblätter | .................................................................. | Senvion SE | |
| Senvion MM100 entwickelt. Durch die Verstärkung verschiedener Bauteile wie z.B. Rotorlager, Blattlager, Rotorwelle und Getriebe sowie den Einsatz von speziellen Werkstoffen im Bereich der Rotorblätter können die Lasten des Rotors sicher aufgenommen werden. 1.1 Technisches Konzept Den Vorgänger-Anlagen MD70 und MD77 folgend, besitzt die Senvion MM100 grundsätzlich identische Konzept-Me | etriebe sowie den Einsatz von speziellen Werkstoffen im Bereich der | Rotorblätter | können die Lasten des Rotors sicher aufgenommen werden. 1.1 Techni | Senvion SE | |
| gsoptimiertes drehzahlvariables Generator-/Umrichtersystem ● Elektrische Einzelblattverstellung – „fail-safe“ Ausführung ● 3-Punkt-Lagerung ● „Tilted-Cone”-Konzept und vorgebogene, steife Rotorblätter für bestmögliche Gewichtsverteilung und sichere Lastübertragung ● Zuverlässiges Getriebekonzept ● Wartungsfreundlichkeit 1.2 Ansicht In der folgenden Seitenansicht wird die Gondel der Se | ● 3-Punkt-Lagerung ● „Tilted-Cone”-Konzept und vorgebogene, steife | Rotorblätter | für bestmögliche Gewichtsverteilung und sichere Lastübertragung ● | Senvion SE | |
| 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 kann so über elektrische, mitrotierende Pitchantriebe um ihre Längsachse verstellt und damit den Windbedingungen angepasst werden. Um den sicheren Betrieb des Pitchsystems auch bei Netza | ger drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. Der Pitchwinkel der | Rotorblätter | kann so über elektrische, mitrotierende Pitchantriebe um ihre Läng | Senvion SE | |
| Teillastbereich, d.h. bei Anlagenbetrieb unterhalb der Nennwirkleistung, wird bei variabler Rotordrehzahl der Pitchwinkel konstant gehalten und so eine möglichst effektive Anströmung der Rotorblätter gewährleistet. Im Nennlastbereich, d.h. bei Betrieb ab Nennwindgeschwindigkeit, wird die WEA mit konstantem Nennmoment und damit konstanter Wirkleistung betrieben. Änderungen der Rotordr | el konstant gehalten und so eine möglichst effektive Anströmung der | Rotorblätter | gewährleistet. Im Nennlastbereich, d.h. bei Betrieb ab Nennwindges | Senvion SE | |
| konstantem Nennmoment und damit konstanter Wirkleistung betrieben. Änderungen der Rotordrehzahl aufgrund sich verändernder Windgeschwindigkeit werden durch Verstellen des Pitchwinkels der Rotorblätter ausgeglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschleunigung des Rotors gespeichert und erst dann durch Verstellung des Pitchwinkels in gedämpfter Form in elektrische Energi | er Windgeschwindigkeit werden durch Verstellen des Pitchwinkels der | Rotorblätter | ausgeglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschle | Senvion SE | |
| he Daten Rotor Rotordurchmesser 100 m Überstrichene Rotorfläche 7.854 m2 Nenndrehzahl 7,0- 13,9 min-1 Max. Blattspitzengeschwindigkeit 73 m/s Achsneigung der Rotorwelle 5° Konuswinkel der Rotorblätter 3,5° Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrzeigersinn bzw. rechts Anordnung zum Turm luvseitig 2.1.1 Rotorblätter Das Blattdesign der Senvion MM100 vereint eine sta | eschwindigkeit 73 m/s Achsneigung der Rotorwelle 5° Konuswinkel der | Rotorblätter | 3,5° Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrz | Senvion SE | |
| 3 m/s Achsneigung der Rotorwelle 5° Konuswinkel der Rotorblätter 3,5° Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrzeigersinn bzw. rechts Anordnung zum Turm luvseitig 2.1.1 Rotorblätter Das Blattdesign der Senvion MM100 vereint eine starke Struktur, um auch starken Böen zu widerstehen, mit einer Leichtbaukonstruktion, um die Kraftübertragung auf die Gondel zu minimieren | Rotor) Uhrzeigersinn bzw. rechts Anordnung zum Turm luvseitig 2.1.1 | Rotorblätter | Das Blattdesign der Senvion MM100 vereint eine starke Struktur, um | Senvion SE | |
| ren. Dies wird durch die Verwendung einer Sandwichkonstruktion bestehend aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) ermöglicht, welche die erforderlichen Materialeigenschaften besitzt. Die Rotorblätter sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine Reduzierung der Geräuschemissionen der Senvion MM100 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der Blätter schützt di | licht, welche die erforderlichen Materialeigenschaften besitzt. Die | Rotorblätter | sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine R | Senvion SE | |
| lung sowie durch Feuchtigkeit. Zur Vermeidung von Erosion werden darüber hinaus die Blattvorderkanten durch weitere Maßnahmen besonders geschützt (wie z.B. Anti-Erosions-Folien o.ä.). Die Rotorblätter haben die Farbe Lichtgrau (RAL 7035), welche ebenso eine Standardfarbe für die Gondel und den Turm ist. Die Effekte von Reflektionen werden dadurch effizient reduziert, ohne einen Einflu | ahmen besonders geschützt (wie z.B. Anti-Erosions-Folien o.ä.). Die | Rotorblätter | haben die Farbe Lichtgrau (RAL 7035), welche ebenso eine Standardf | Senvion SE | |
| ie Gondel und den Turm ist. Die Effekte von Reflektionen werden dadurch effizient reduziert, ohne einen Einfluss auf die Leistungskennlinie der Senvion MM100 zu haben. Optional können die Rotorblätter mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Bitte beachten Sie, dass sich die Senvion SE das Recht vorbehält, die Wahl des Rotorblatttyps selber zu treffen, ohne dieses mit dem Kunden | Leistungskennlinie der Senvion MM100 zu haben. Optional können die | Rotorblätter | mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Bitte beachten Sie, | Senvion SE | |
| n werden. Bitte beachten Sie, dass sich die Senvion SE das Recht vorbehält, die Wahl des Rotorblatttyps selber zu treffen, ohne dieses mit dem Kunden vorab zu besprechen. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 48,9 m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 2.1.2 Pitchsystem Die Rotorblätter | n, ohne dieses mit dem Kunden vorab zu besprechen. Technische Daten | Rotorblätter | Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 48,9 m Rotorblattmateria | Senvion SE | |
| Sie, dass sich die Senvion SE das Recht vorbehält, die Wahl des Rotorblatttyps selber zu treffen, ohne dieses mit dem Kunden vorab zu besprechen. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 48,9 m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 2.1.2 Pitchsystem Die Rotorblätter sind über Blattlager dre | unden vorab zu besprechen. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der | Rotorblätter | 3 Rotorblattlänge 48,9 m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter K | Senvion SE | |
| n Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 48,9 m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 2.1.2 Pitchsystem Die Rotorblätter sind über Blattlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und können individuell um die Längsache mittels des Pitchsystems verstellt werden. Jedes Rotorblatt besitzt hierfür ein individue | in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 2.1.2 Pitchsystem Die | Rotorblätter | sind über Blattlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und könne | Senvion SE | |
| ystem Das Bremssystem besteht aus einem primären aerodynamischen Bremssystem und aus einem sekundären mechanischen Bremssystem. Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch durch Verstellen der Rotorblätter in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängigen | system. Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch durch Verstellen der | Rotorblätter | in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Ro | Senvion SE | |
| und aus einem sekundären mechanischen Bremssystem. Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch durch Verstellen der Rotorblätter in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verstellen eines einzelnen Rotorblattes reicht a | ter in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei | Rotorblätter | arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls werden | Senvion SE | |
| atz erkannt, wird die WEA automatisch gestoppt. Der Neustart erfolgt ebenfalls automatisch, wenn Eisansatz ausgeschlossen werden kann. Wenn nach einer Vor-Ort-Sichtung die Eisfreiheit der Rotorblätter gemeldet wurde, kann unter bestimmten Voraussetzungen auch ein manueller Neustart der WEA aktiviert werden. Anlagenstopp und Neustart werden in der WEA-Steuerung erfasst und stehen für e | n werden kann. Wenn nach einer Vor-Ort-Sichtung die Eisfreiheit der | Rotorblätter | gemeldet wurde, kann unter bestimmten Voraussetzungen auch ein man | Senvion SE | |
| dem 2. Weltkrieg sanken die Energiepreise und das Interesse an der Windenergie. Von 1958 – 1968 war auf der Schwäbischen Alb eine 100-kWAnlage in Betrieb, die bereits über aerodynamische Rotorblätter aus Glasfaserverbundmaterial mit Pendelnabe verfügte. Infolge der beiden Ölpreiskrisen und des wachsenden Umweltbewusstseins begann ab 1975 weltweit das Comeback der Windenergie. Geförd | n Alb eine 100-kWAnlage in Betrieb, die bereits über aerodynamische | Rotorblätter | aus Glasfaserverbundmaterial mit Pendelnabe verfügte. Infolge der | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| den sogenannten Leistungsbeiwert zwischen 40 und 50%. Nutzungsmöglichkeiten der Windenergie sind das Widerstands- und das Auftriebsprinzip. Widerstandläufer nutzen den Luftwiderstand der Rotorblätter aus, der abhängig ist von der Windgeschwindigkeit und der Größe der Fläche. Derartige Anlagen drehen wegen ihrer großen Rotorfläche bei niedrigen Windgeschwindigkeiten an, haben bei höhe | as Auftriebsprinzip. Widerstandläufer nutzen den Luftwiderstand der | Rotorblätter | aus, der abhängig ist von der Windgeschwindigkeit und der Größe de | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| chter arbeitet. Getriebeanlagen haben mehr bewegte Teile und sind damit fehleranfälliger als getriebelose, 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 beibehal | en Seite sind sie aber insgesamt deutlich leichter und kleiner. Die | Rotorblätter | drehen ab einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s an und ab etwa 12 – | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| Energie nicht aufnehmen. Umgebungsbedingte Faktoren: zu niedrige oder zu hohe Windgeschwindigkeiten, Schattenwurf: Abschaltung bei entsprechendem Sonnenstand und Wetterlage, Vereisung der Rotorblätter im Winter (u.A. Unfallvermeidung), Boden- und Landschaftsform, Beeinflussung der WKA eines Windparks untereinander. Bei den anlagenbedingten Faktoren wird in den nachfolgenden Betrachtun | altung bei entsprechendem Sonnenstand und Wetterlage, Vereisung der | Rotorblätter | im Winter (u.A. Unfallvermeidung), Boden- und Landschaftsform, Bee | RUBIKONE-Team Eschach | |
| Begrenzung und Optimierung der Leistung erfolgen über eine Pitch-Regelung. So steigt die Produktivität, während die Windlasten auf die An lage sinken. Rotorblätter Siemens stellt die B52 Rotorblätter aus Epoxidharz in eigenen Pro duktionsstätten und in einem speziellen Verfahren her: dem Integral-Blade®-Prozess. Dabei erfolgt die Herstellung in einem Stück – das vermeidet Klebefugen, | dlasten auf die An lage sinken. Rotorblätter Siemens stellt die B52 | Rotorblätter | aus Epoxidharz in eigenen Pro duktionsstätten und in einem speziel | Siemens AG | |
| lung in einem Stück – das vermeidet Klebefugen, eliminiert Schwachstellen und schafft die Vorraussetzungen für ein Höchstmaß an Qualität. Das aerodynamische Profil und bauliche Design der Rotorblätter entsprechen dem neuesten Stand der Windener gieanlagenTechnik. Hohe Sicherheitsreserven sind selbstverständlich. Rotornabe Die Rotornabe aus Kugelgraphitguss wird direkt an die Hauptwell | tmaß an Qualität. Das aerodynamische Profil und bauliche Design der | Rotorblätter | entsprechen dem neuesten Stand der Windener gieanlagenTechnik. Hoh | Siemens AG | |
| aufgrund des Pitchsystems die Leistung konstant auf Nennleistung gehalten. Gleichzeitig werden die Windlasten minimiert. Bei Windgeschwindigkeiten über 25 m/s erfolgt durch Verstellen der Rotorblätter eine automatische Abschaltung. Sobald die Windgeschwindigkeit unterhalb des Wiedereinschaltwertes sinkt, werden die Sicherheitssysteme automatisch zurückgesetzt: Die Rotorblätter stellen | Bei Windgeschwindigkeiten über 25 m/s erfolgt durch Verstellen der | Rotorblätter | eine automatische Abschaltung. Sobald die Windgeschwindigkeit unte | Siemens AG | |
| llen der Rotorblätter eine automatische Abschaltung. Sobald die Windgeschwindigkeit unterhalb des Wiedereinschaltwertes sinkt, werden die Sicherheitssysteme automatisch zurückgesetzt: Die Rotorblätter stellen sich in Betriebsstellung und die Anlage startet neu. Fernüberwachung Die SWT-3.6-107 ist mit einem WebWPS SCADA-System ausgestattet. Dieses Anlagenfernüberwachungssystem bietet K | sinkt, werden die Sicherheitssysteme automatisch zurückgesetzt: Die | Rotorblätter | stellen sich in Betriebsstellung und die Anlage startet neu. Fernü | Siemens AG | |
| sind die Schallemissionen der Anlagen. Die von der Anlage verursachten Geräusche sind maßgeblich von der Umlaufgeschwindigkeit der Rotorblattspitzen sowie der qualitativen Ausführung der Rotorblätter abhängig. Die Umlaufgeschwindigkeit ist im Vergleich zu Vertikalachsern in der Regel recht hoch. Die nach der TA Lärm einzuhaltenden Abstände der Anlagen zum nächsten Immissionsort sind | digkeit der Rotorblattspitzen sowie der qualitativen Ausführung der | Rotorblätter | abhängig. Die Umlaufgeschwindigkeit ist im Vergleich zu Vertikalac | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| ekippt. Die Windlast verringert sich hierbei erheblich und stellt geringere statische Anforderungen an die Anlage. Bei anderen Anlagen wiederum wird die Windlast durch eine Verdrehung der Rotorblätter , dem sog. Pitch (aktiv/passiv), verringert. Diese Anlagen werden teilweise auch bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten betrieben. Kleinwindenergieanlagen mit vertikaler Achse weisen selten | nderen Anlagen wiederum wird die Windlast durch eine Verdrehung der | Rotorblätter | , dem sog. Pitch (aktiv/passiv), verringert. Diese Anlagen werden t | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| llständig verhindert werden indem eine automatische Abschaltung der Anlage bei Wetterbedingungen erfolgt, die Eisansatz begünstigen können, oder indem z.B. eine spezielle Beschichtung der Rotorblätter etc. den Eisansatz verhindert. Verunstaltungsverbot Kleinwindanlagen verstoßen in der Regel nicht gegen das Verunstaltungsverbot aus § 9 BauO Bln, sofern sich Dominanz und Anzahl der Kle | begünstigen können, oder indem z.B. eine spezielle Beschichtung der | Rotorblätter | etc. den Eisansatz verhindert. Verunstaltungsverbot Kleinwindanlag | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| bewegten Schatten kommen, wenn der Rotor zu bestimmten Jahres- und Tageszeiten zwischen Sonne und der beschatteten Fläche steht. Zum anderen kann Sonnenlicht an der glatten Oberfläche der Rotorblätter reflektiert werden. Die Reflexionen werden u.U. in der Umgebung als belästigende Lichtblitze wahrgenommen (sog. Diskoeffekt). Die Frage, ob die Lichteffekte schädliche Umwelteinwirkungen | e steht. Zum anderen kann Sonnenlicht an der glatten Oberfläche der | Rotorblätter | reflektiert werden. Die Reflexionen werden u.U. in der Umgebung al | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| tet und schaltet bei problematischen Lichtverhältnissen automatisch ab (vgl. dazu Nr. 1.3 und 3 WEA-Schattenwurf-Hinweise). Der sog. Diskoeffekt lässt sich durch eine matte Lackierung der Rotorblätter verhindern (dazu Nr. 4.2 WEA-Schattenwurf-Hinweise). Durch die Beschichtung werden die Intensität möglicher Lichtreflexe und verursachte Belästigungswirkungen minimiert. Erschütterungen | e). Der sog. Diskoeffekt lässt sich durch eine matte Lackierung der | Rotorblätter | verhindern (dazu Nr. 4.2 WEA-Schattenwurf-Hinweise). Durch die Bes | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| n Kleinwindanlagen und geschützten Tierarten. Während des dreijährigen Betriebs einer Dach-Kleinwindanlage im Bezirk Lichtenberg wurde jedoch bei regelmäßigen Kontrollgängen nie ein durch Rotorblätter verletztes oder getötetes Tier entdeckt obwohl sich die Anlage in Gewässernähe befand und Vögel in unmittelbarer Nähe zu der Anlage nisteten. Nach jetzigem Erkenntnisstand ist daher davo | htenberg wurde jedoch bei regelmäßigen Kontrollgängen nie ein durch | Rotorblätter | verletztes oder getötetes Tier entdeckt obwohl sich die Anlage in | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| durchmesser von 100, 117 und 131 Metern. Die Blätter NR50, NR58,5 und NR65,5 hat Nordex im eigenen Haus entwickelt. Dadurch erreichen wir schlüssige Gesamtanlagenkonzepte. Die effizienten Rotorblätter sind perfekt auf die jeweilige Anlagentechnik abgestimmt. Die vierte Generation der NordexMulti-Megawatt-Plattform vereint bewährte, zuverlässige Technik mit gezielten Weiterentwicklunge | rch erreichen wir schlüssige Gesamtanlagenkonzepte. Die effizienten | Rotorblätter | sind perfekt auf die jeweilige Anlagentechnik abgestimmt. Die vier | Nordex | |
| en sich unter Punkt 7.4.1 und können der schalltechnischen Untersuchung entnommen werden. Periodischer Schattenwurf ist die wiederkehrende Verschattung des direkten Sonnenlichts durch die Rotorblätter einer Windenergieanlage. Durch technische Einrichtungen ist sicherzustellen, dass der periodische Schattenwurf an den maßgeblichen Immissionsorten der hiervon betroffenen Bebauung die An | die wiederkehrende Verschattung des direkten Sonnenlichts durch die | Rotorblätter | einer Windenergieanlage. Durch technische Einrichtungen ist sicher | Stadt Beverungen | |
| st (z.B. bei der möglichen Verdeckung eines Feuerkopfs durch ein Rotorblatt), werden zwei Feuerköpfe auf einer WEA eingesetzt. Die Feuerköpfe werden so auf der Gondel angebracht, dass die Rotorblätter zu keiner Zeit beide Feuerköpfe verdecken können. Über das integrierte Synchronisationsmodul kann das Blinken mehrerer REpower WEA mit der Gefahrenbefeuerung Nacht/Tag [Germany] miteinan | setzt. Die Feuerköpfe werden so auf der Gondel angebracht, dass die | Rotorblätter | zu keiner Zeit beide Feuerköpfe verdecken können. Über das integri | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ........................................8 2.1 Rotor.................................................................................................................................8 2.1.1 Rotorblätter .......................................................................................................................9 2.1.2 Blattverstellsystem......................................... | ............................................................8 2.1.1 | Rotorblätter | ................................................................... | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ................16 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Technische Daten Rotor.................................................................................9 Tabelle 2: Technische Daten Rotorblätter .......................................................................9 Tabelle 3: Technische Daten Blattverstellung...............................................................10 Tabe | ......................................9 Tabelle 2: Technische Daten | Rotorblätter | ................................................................... | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| eichbar mit 2MW Anlagen (z.B. Baureihe REpower MM) Elektrische Einzelblattverstellung in „fail-safe“ Ausführung 3-Punkt Lagerung des Triebstranges „Tilted-Cone”-Konzept und vorgebogene Rotorblätter für bestmögliche Gewichtsverteilung und sichere Lastübertragung Zuverlässiges Getriebekonzept Leitergeführte Befahranlage Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei Roto | t Lagerung des Triebstranges „Tilted-Cone”-Konzept und vorgebogene | Rotorblätter | für bestmögliche Gewichtsverteilung und sichere Lastübertragung Z | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| Leitergeführte Befahranlage Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei Rotorblättern, die über Blattlager drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. Der Anstellwinkel der Rotorblätter kann so über elektrische, mitrotierende Blattverstellantriebe um ihre Längsachse verstellt und damit den Windbedingungen angepasst werden. Um den sicheren Betrieb des Blattverstellmechan | r drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. Der Anstellwinkel der | Rotorblätter | kann so über elektrische, mitrotierende Blattverstellantriebe um i | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| tbereich, d.h. bei Anlagenbetrieb unterhalb der Nennwirkleistung, wird bei variabler Rotordrehzahl der Blattverstellwinkel konstant gehalten und so eine möglichst effektive Anströmung der Rotorblätter gewährleistet. Im Nennlastbereich, d.h. bei Betrieb ab Nennwindgeschwindigkeit, wird die WEA mit konstantem Nennmoment und damit konstanter Wirkleistung betrieben. Änderungen der Rotordr | el konstant gehalten und so eine möglichst effektive Anströmung der | Rotorblätter | gewährleistet. Im Nennlastbereich, d.h. bei Betrieb ab Nennwindges | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| nstantem Nennmoment und damit konstanter Wirkleistung betrieben. Änderungen der Rotordrehzahl aufgrund sich verändernder Windgeschwindigkeit werden durch Verstellen des Anstellwinkels der Rotorblätter ausgeglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschleunigung des Rotors gespeichert und erst dann durch Blattwinkelverstellung in gedämpfter Form in elektrische Energie umge | Windgeschwindigkeit werden durch Verstellen des Anstellwinkels der | Rotorblätter | ausgeglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschle | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| 5 ° Konuswinkel der Blätter 4,0 ° Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrzeigersinn, bzw. rechts Anordnung zum Turm luvseitig Tabelle 1: Technische Daten Rotor 2.1.1 Rotorblätter Das Blattdesign der REpower 3.2M114 vereint eine starke Struktur, um auch starken Böen zu widerstehen, mit einer Leichtbaukonstruktion, um die Kraftübertragung auf die Gondel zu minimier | nordnung zum Turm luvseitig Tabelle 1: Technische Daten Rotor 2.1.1 | Rotorblätter | Das Blattdesign der REpower 3.2M114 vereint eine starke Struktur, | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ren. Dies wird durch die Verwendung einer Sandwichkonstruktion bestehend aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) ermöglicht, welche die erforderlichen Materialeigenschaften besitzt. Die Rotorblätter sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine Reduzierung der Geräuschemissionen der REpower 3.2M114 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der Blätter schützt | licht, welche die erforderlichen Materialeigenschaften besitzt. Die | Rotorblätter | sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine R | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| lung sowie durch Feuchtigkeit. Zur Vermeidung von Erosion werden darüber hinaus die Blattvorderkanten durch weitere Maßnahmen besonders geschützt (wie z.B. Anti-Erosions-Folien o.ä.). Die Rotorblätter haben die Farbe Lichtgrau (RAL 7035), welches ebenso eine Standardfarbe für die Gondel und den Turm ist. Die Effekte von Reflektionen werden dadurch effizient reduziert, ohne einen Einfl | ahmen besonders geschützt (wie z.B. Anti-Erosions-Folien o.ä.). Die | Rotorblätter | haben die Farbe Lichtgrau (RAL 7035), welches ebenso eine Standard | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| Gondel und den Turm ist. Die Effekte von Reflektionen werden dadurch effizient reduziert, ohne einen Einfluss auf die Leistungskennlinie der REpower 3.2M114 zu haben. Optional können die Rotorblätter mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 55,8m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in S | eistungskennlinie der REpower 3.2M114 zu haben. Optional können die | Rotorblätter | mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Technische Daten Ro | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| nt reduziert, ohne einen Einfluss auf die Leistungskennlinie der REpower 3.2M114 zu haben. Optional können die Rotorblätter mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 55,8m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 Tabelle 2: Technische Daten Rotorblä | ter mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Technische Daten | Rotorblätter | Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 55,8m Rotorblattmaterial | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| Einfluss auf die Leistungskennlinie der REpower 3.2M114 zu haben. Optional können die Rotorblätter mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 55,8m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 Tabelle 2: Technische Daten Rotorblätter 2.1.2 Blattverstel | ichnungen versehen werden. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der | Rotorblätter | 3 Rotorblattlänge 55,8m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Ku | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| orblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 55,8m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 Tabelle 2: Technische Daten Rotorblätter 2.1.2 Blattverstellsystem Die Rotorblätter sind über Blattlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und können individuell um die Längsache mittels des Blattverstellsystems verstellt we | ndwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 Tabelle 2: Technische Daten | Rotorblätter | 2.1.2 Blattverstellsystem Die Rotorblätter sind über Blattlager d | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ttlänge 55,8m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL 7035 Tabelle 2: Technische Daten Rotorblätter 2.1.2 Blattverstellsystem Die Rotorblätter sind über Blattlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und können individuell um die Längsache mittels des Blattverstellsystems verstellt werden. Jedes Rotorblatt besitzt hierfür ein i | lle 2: Technische Daten Rotorblätter 2.1.2 Blattverstellsystem Die | Rotorblätter | sind über Blattlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und könne | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| giges Raumangebot im Maschinenhaus für Wartung und Service Zugang zur Rotornabe aus dem Innern des Maschinenhauses 4.2 Bremsen Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch, durch Verfahren der Rotorblätter in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls, werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängige | Bremsen Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch, durch Verfahren der | Rotorblätter | in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Ro | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| abe aus dem Innern des Maschinenhauses 4.2 Bremsen Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch, durch Verfahren der Rotorblätter in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls, werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verfahren eines einzelnen Rotorblattes reicht a | ter in die 90° Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei | Rotorblätter | arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls, werden | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| atz erkannt, wird die WEA automatisch gestoppt. Der Neustart erfolgt ebenfalls automatisch, wenn Eisansatz ausgeschlossen werden kann. Wenn nach einer Vor-Ort-Sichtung die Eisfreiheit der Rotorblätter gemeldet wurde, kann unter bestimmten Voraussetzungen auch ein manueller Neustart der WEA aktiviert werden. Anlagenstopp und Neustart werden in der WEA- Steuerung erfasst und stehen für | n werden kann. Wenn nach einer Vor-Ort-Sichtung die Eisfreiheit der | Rotorblätter | gemeldet wurde, kann unter bestimmten Voraussetzungen auch ein man | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| auftrag. Dabei ist die Farbgebung wie folgt festgelegt: 1.1 Farbgebung Die äußerlich sichtbaren Komponenten von REpower Windenergieanlagen werden mit den folgenden Farbtönen versehen: der Rotorblätter RAL 7035 (matt) der Gondelverkleidung RAL 7035 (matt) des Turmes RAL 7035 (matt) Ab einer Gesamthöhe von 100 m ist unter Umständen eine Tageskennzeichnung der Rotorblätter vorgesehen. Fa | Windenergieanlagen werden mit den folgenden Farbtönen versehen: der | Rotorblätter | RAL 7035 (matt) der Gondelverkleidung RAL 7035 (matt) des Turmes R | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| n versehen: der Rotorblätter RAL 7035 (matt) der Gondelverkleidung RAL 7035 (matt) des Turmes RAL 7035 (matt) Ab einer Gesamthöhe von 100 m ist unter Umständen eine Tageskennzeichnung der Rotorblätter vorgesehen. Farben von der Blattspitze nach innen: 6 m RAL 9002 (verkehrsorange) / 6 m RAL 3020 (verkehrsrot) oder gleichwertig 6 m RAL 9016 (verkehrsweiß) / 6 m RAL 7035 (lichtgrau) ode | esamthöhe von 100 m ist unter Umständen eine Tageskennzeichnung der | Rotorblätter | vorgesehen. Farben von der Blattspitze nach innen: 6 m RAL 9002 (v | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| rad von Roterblättern Störenden Lichtblitzen (Dicoeffekten) ist durch die Verwendung nicht reflektierenden Farben und matter Glanzgerade gemäß DIN 67530/ISO 2813-1978 für Turm, Gondel und Rotorblätter unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Anforderungen der DIN 6171-1 vorgebeugt. Der Reflektionswert ist mit 30 +-10 Glanzeinheiten definiert. Messungen an Rotorblättern ergaben Glanzz | tter Glanzgerade gemäß DIN 67530/ISO 2813-1978 für Turm, Gondel und | Rotorblätter | unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Anforderungen der DIN 61 | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| . Der Reflektionswert ist mit 30 +-10 Glanzeinheiten definiert. Messungen an Rotorblättern ergaben Glanzzahlen in der Größenordnung von 5-10%. Mit der hellgrauen Farbe (RAL 7035) sind die Rotorblätter bereits so matt, wie es technisch möglich ist, ohne die Leistung zu verringern oder Schmutztendenzen zu steigern. Die Rotorblätter können jedoch unter allen Umständen als „matt“ bezeichn | ößenordnung von 5-10%. Mit der hellgrauen Farbe (RAL 7035) sind die | Rotorblätter | bereits so matt, wie es technisch möglich ist, ohne die Leistung z | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| von 5-10%. Mit der hellgrauen Farbe (RAL 7035) sind die Rotorblätter bereits so matt, wie es technisch möglich ist, ohne die Leistung zu verringern oder Schmutztendenzen zu steigern. Die Rotorblätter können jedoch unter allen Umständen als „matt“ bezeichnet werden. Rotorblattkennzeichnung 3x6 m Rotorblattkennzeichnung 3x6 m Verzeichnis relevanter Dokumente........................... | e die Leistung zu verringern oder Schmutztendenzen zu steigern. Die | Rotorblätter | können jedoch unter allen Umständen als „matt“ bezeichnet werden. | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| es- und Nachtkennzeichnung an. Das Produkt Rotorblattkennzeichnung 3x6 m kann zur Tageskennzeichnung von REpower MM und 3.XM WEA eingesetzt werden. 2 Funktionsbeschreibung Die Spitzen der Rotorblätter werden durch drei Farbstreifen in den Farben rot – grau – rot von je sechs Metern Länge als Luftfahrthindernis gekennzeichnet. Die Rotorblattkennzeichnung 3x6 m kann je nach regionalen B | 3.XM WEA eingesetzt werden. 2 Funktionsbeschreibung Die Spitzen der | Rotorblätter | werden durch drei Farbstreifen in den Farben rot – grau – rot von | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| en, dass aus jeder Richtung mindestens zwei Hindernisfeuer zu sehen sind, werden vier Hindernisfeuer am Turm installiert. Die Befeuerungsebene wird so installiert, dass sie durch stehende Rotorblätter nicht verdeckt werden kann. Für den Fall eines Netzausfalls enthält die Turmbefeuerung 4x10 cd eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) mit einer Kapazität von mindestens zwei Stun | . Die Befeuerungsebene wird so installiert, dass sie durch stehende | Rotorblätter | nicht verdeckt werden kann. Für den Fall eines Netzausfalls enthäl | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| bnahmebericht ist dem Kreis Lippe, 630 Bauen, 630.2 Technische Bauaufsicht bis zur Schlussabnahme vorzulegen. (Pkt. 31 der o.g. Typenprüfung, 2250497-1-d Rev.2 vom 29.06.2015) 11. Für die Rotorblätter und die Maschine (inklusive der Steuerung) sind Abnahmegutachten durch einen Sachverständigen für Windenergieanlagen zu erstellen. Darin ist der Auflagenvollzug der gutachterlichen Stell | er o.g. Typenprüfung, 2250497-1-d Rev.2 vom 29.06.2015) 11. Für die | Rotorblätter | und die Maschine (inklusive der Steuerung) sind Abnahmegutachten d | Kreis Lippe Der Landrat | |
| erkehrsrechtliche Nebenbestimmungen und Hinweise der Bezirksregierung Münster, Dezernat 26 - Luftverkehr 1. Da eine Tageskennzeichnung für die Windenergieanlage erforderlich ist, sind die Rotorblätter der Windenergieanlage weiß oder grau auszuführen; im äußeren Bereich sind Sie durch 3 Farbfelder von je 6 m Länge (außen beginnend 6 m orange – 6 m weiß – 6 m orange oder außen beginnend | skennzeichnung für die Windenergieanlage erforderlich ist, sind die | Rotorblätter | der Windenergieanlage weiß oder grau auszuführen; im äußeren Berei | Kreis Lippe Der Landrat | |
| indernisbefeuerungsebene(n) am Turm erforderlich. Dabei müssen aus jeder Richtung mindestens 2 Hindernisfeuer sichtbar sein. Einer Abschirmung der Befeuerungsebenen am Turm durch stehende Rotorblätter bei Verwendung von Gefahrenfeuern, Feuer W, rot und Feuern W, rot ES, ist durch Anzahl und Anordnung der Feuer entgegenzuwirken. 4. Hindernisbefeuerungsebenen sind wie folgt anzubringen: | ein. Einer Abschirmung der Befeuerungsebenen am Turm durch stehende | Rotorblätter | bei Verwendung von Gefahrenfeuern, Feuer W, rot und Feuern W, rot | Kreis Lippe Der Landrat | |
| messungen ermöglichen es, ein Höchstmaß an Energie aus dem Windangebot zu gewinnen. Die Belastungen, denen ein Rotorblatt standhalten muss, sind enorm. Deshalb werden für die N90/2500 nur Rotorblätter verwendet, die höchsten Maßstäben an die Fertigungs- und Materialqualität genügen. So produziert Nordex die eigenen Rotorblätter im Vakuuminjektionsverfahren unter Einsatz einer neuartig | t standhalten muss, sind enorm. Deshalb werden für die N90/2500 nur | Rotorblätter | verwendet, die höchsten Maßstäben an die Fertigungs- und Materialq | Nordex | |
| lten muss, sind enorm. Deshalb werden für die N90/2500 nur Rotorblätter verwendet, die höchsten Maßstäben an die Fertigungs- und Materialqualität genügen. So produziert Nordex die eigenen Rotorblätter im Vakuuminjektionsverfahren unter Einsatz einer neuartigen VAP-Folie (Vacuum Assisted Process; ein EADS-Patent), die selbst kleinste Lufteinschlüsse in den Strukturen der Bauteile verhi | ngs- und Materialqualität genügen. So produziert Nordex die eigenen | Rotorblätter | im Vakuuminjektionsverfahren unter Einsatz einer neuartigen VAP-Fo | Nordex | |
| e Einschaltwindgeschwindigkeit (3 m/s) erreicht, wechselt die Anlage in den Zustand „Betrieb“. Jetzt werden alle Systeme getestet und das Maschinenhaus richtet sich nach dem Wind aus. Die Rotorblätter werden in Startstellung angestellt, damit der Wind den Rotor in eine Drehbewegung versetzen kann. Wird der Wind stärker, beginnt der Rotor, sich schneller zu drehen. Ist die definierte S | getestet und das Maschinenhaus richtet sich nach dem Wind aus. Die | Rotorblätter | werden in Startstellung angestellt, damit der Wind den Rotor in ei | Nordex | |
| oduziert Strom. Während des Betriebs folgt das Maschinenhaus ständig der Windrichtung. Bei Überschreitung der Abschaltwindgeschwindigkeit (25 m/s) wird die Anlage gestoppt, indem sich die Rotorblätter um 90° in Fahnenstellung drehen. Der Rotor bremst ab. Die angebotene Anlagensteuerung kann ohne Probleme in das modulare SCADA-System von Nordex eingebunden werden. Auf Wunsch können all | ndgeschwindigkeit (25 m/s) wird die Anlage gestoppt, indem sich die | Rotorblätter | um 90° in Fahnenstellung drehen. Der Rotor bremst ab. Die angebote | Nordex | |
| ............................................... 3 3.1 Gondel ........................................................................................................................ 3 3.2 Rotorblätter ................................................................................................................. 4 3.3 Turm .............................................................. | ............................................................. 3 3.2 | Rotorblätter | ................................................................... | ENERCON GmbH | |
| 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 einem elektrischen Antrieb, Steuerung und zugeordneter Notversorgung. Als Antrieb der Blatt | äuschemissionen drastisch verringert. Aktive Blattverstellung Die 3 | Rotorblätter | sind jeweils mit einer Blattverstelleinheit ausgerüstet. Jede Blat | ENERCON GmbH | |
| egrenzen die Drehzahl des Rotors und die dem Wind entnommene Leistung. Somit wird die maximale Leistung der E-115 E2 auch kurzfristig exakt auf Nennleistung begrenzt. Durch Verstellen der Rotorblätter in Fahnenstellung wird der Rotor angehalten, ohne dass der Antriebsstrang durch den Einsatz einer mechanischen Bremse belastet wird. Indirekte Netzkopplung Die vom Ringgenerator erzeugte | h kurzfristig exakt auf Nennleistung begrenzt. Durch Verstellen der | Rotorblätter | in Fahnenstellung wird der Rotor angehalten, ohne dass der Antrieb | ENERCON GmbH | |
| pfen 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-Rotor befestigt. Das tragende Element des Generator-Stators ist der Statorträger mit 6 Tragarmen. Der Schleifringübertrager befindet sich an der Spitze des Achszapfens. | rn um den feststehenden Achszapfen. An der Rotornabe sind u. a. die | Rotorblätter | und der Generator-Rotor befestigt. Das tragende Element des Genera | ENERCON GmbH | |
| t 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)), Balsaholz und Schaumstoff haben wesentlichen Einfluss auf den Ertrag der Windenergieanlag | (im Maschinenhaus) und an der Nabe (im Rotorbereich) befestigt. 3.2 | Rotorblätter | Die geteilten Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GF | ENERCON GmbH | |
| s 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)), Balsaholz und Schaumstoff haben wesentlichen Einfluss auf den Ertrag der Windenergieanlage, sowie auf ihre Geräusche | er Nabe (im Rotorbereich) befestigt. 3.2 Rotorblätter Die geteilten | Rotorblätter | aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK (Glasfaser und Epoxidharz | ENERCON GmbH | |
| gsbeiwert ■ lange Lebensdauer ■ geringe Geräuschemission ■ niedrige mechanische Lasten ■ effizienter Materialeinsatz Als Besonderheit ist die bis zur Gondel durchgezogene Profilierung der Rotorblätter hervorzuheben. Innere Umströmungsverluste wie bei konventionellen Rotorblättern werden damit vermieden. In Verbindung mit der strömungsgünstigen Gondelgeometrie erfolgt eine deutlich opt | Besonderheit ist die bis zur Gondel durchgezogene Profilierung der | Rotorblätter | hervorzuheben. Innere Umströmungsverluste wie bei konventionellen | ENERCON GmbH | |
| te wie bei konventionellen Rotorblättern werden damit vermieden. In Verbindung mit der strömungsgünstigen Gondelgeometrie erfolgt eine deutlich optimierte Ausnutzung des Windangebots. Die Rotorblätter der E-115 E2 sind speziell für den Betrieb mit variabler Blattverstellung und variabler Drehzahl ausgelegt. Die Oberflächenbeschichtung auf Polyurethane Basis schützt die Rotorblätter vo | e erfolgt eine deutlich optimierte Ausnutzung des Windangebots. Die | Rotorblätter | der E-115 E2 sind speziell für den Betrieb mit variabler Blattvers | ENERCON GmbH | |
| Die Rotorblätter der E-115 E2 sind speziell für den Betrieb mit variabler Blattverstellung und variabler Drehzahl ausgelegt. Die Oberflächenbeschichtung auf Polyurethane Basis schützt die Rotorblätter vor Umwelteinflüssen wie z. B. UV-Strahlung und Erosion. Die Beschichtung ist sehr abriebfest. Die 3 Rotorblätter werden jeweils durch voneinander unabhängige mikroprozessorgesteuerte Bl | egt. Die Oberflächenbeschichtung auf Polyurethane Basis schützt die | Rotorblätter | vor Umwelteinflüssen wie z. B. UV-Strahlung und Erosion. Die Besch | ENERCON GmbH | |
| ausgelegt. Die Oberflächenbeschichtung auf Polyurethane Basis schützt die Rotorblätter vor Umwelteinflüssen wie z. B. UV-Strahlung und Erosion. Die Beschichtung ist sehr abriebfest. Die 3 Rotorblätter werden jeweils durch voneinander unabhängige mikroprozessorgesteuerte Blattverstelleinheiten verstellt. Der eingestellte Blattwinkel wird über je 2 Blattwinkelmessungen ständig überprüft | -Strahlung und Erosion. Die Beschichtung ist sehr abriebfest. Die 3 | Rotorblätter | werden jeweils durch voneinander unabhängige mikroprozessorgesteue | ENERCON GmbH | |
| gstür, am Steuerschrank im Turmfuß, am Gondelsteuerschrank und gegebenenfalls auf weiteren Ebenen des E-Moduls Not-Halt-Taster. Bei Betätigung eines Not-Halt-Tasters im Turmfuß werden die Rotorblätter notverstellt. Dadurch wird der Rotor aerodynamisch gebremst. Bei Betätigung eines Not-Halt-Tasters in der Gondel wird zusätzlich zur Notverstellung die Rotorbremse eingeschaltet. Dadurch | Taster. Bei Betätigung eines Not-Halt-Tasters im Turmfuß werden die | Rotorblätter | notverstellt. Dadurch wird der Rotor aerodynamisch gebremst. Bei B | ENERCON GmbH | |
| auf dem Ende eines kurzen, senkrecht stehenden Rohrs. Bei starken Vibrationen fällt die Kugel von der Rohrauflage, betätigt per Kette den Schalter und löst dadurch eine Notverstellung der Rotorblätter aus, die den Rotor anhält. Luftspaltüberwachung Die Breite des Luftspalts zwischen Rotor und Stator des Ringgenerators wird mithilfe von Mikroschaltern, verteilt über den Rotorumfang, üb | igt per Kette den Schalter und löst dadurch eine Notverstellung der | Rotorblätter | aus, die den Rotor anhält. Luftspaltüberwachung Die Breite des Luf | ENERCON GmbH | |
| optimierung eingehalten. Außerdem ermöglicht die Blattverstellung das aerodynamische Abbremsen des Rotors. Erreicht die Windenergieanlage ihre 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 od | Windenergieanlage ihre Nennleistung, dreht die Blattverstellung die | Rotorblätter | bei weiter steigender Windgeschwindigkeit gerade so weit aus dem W | ENERCON GmbH | |
| nach Windgeschwindigkeit dreht sich der Rotor mit geringer Drehzahl oder steht bei völliger Windstille still. C: 92° Fahnenstellung (Rotor wurde manuell oder automatisch angehalten): Die Rotorblätter erzeugen auch bei Wind keinen Auftrieb, der Rotor steht still oder bewegt sich ganz leicht. Abb. 4: Besondere Blattstellungen 6.3 Anlagenstart 6.3.1 Startvorbereitung Solange ein Hauptst | hnenstellung (Rotor wurde manuell oder automatisch angehalten): Die | Rotorblätter | erzeugen auch bei Wind keinen Auftrieb, der Rotor steht still oder | ENERCON GmbH | |
| e Windnachführung ist, beginnt die Windenergieanlage sich zum Wind auszurichten. Die Windenergieanlage geht 60 Sekunden nach Abschluss der Startvorbereitung in den Trudelbetrieb über. Die Rotorblätter fahren langsam vor und gleichzeitig werden die Kondensatoreinheiten der Rotorblattnotverstellung geprüft. Ist die Windenergieanlage mit Blattlastsensoren ausgestattet, stoppen die Rotorb | nach Abschluss der Startvorbereitung in den Trudelbetrieb über. Die | Rotorblätter | fahren langsam vor und gleichzeitig werden die Kondensatoreinheite | ENERCON GmbH | |
| blätter fahren langsam vor und gleichzeitig werden die Kondensatoreinheiten der Rotorblattnotverstellung geprüft. Ist die Windenergieanlage mit Blattlastsensoren ausgestattet, stoppen die Rotorblätter bei einem Winkel von 70° und führen dort den unter Umständen mehrere Minuten andauernden Abgleich der Lastmessstellen durch. Während dieser Zeit wird der Status 0:5 - Abgleich Load Contr | e Windenergieanlage mit Blattlastsensoren ausgestattet, stoppen die | Rotorblätter | bei einem Winkel von 70° und führen dort den unter Umständen mehre | ENERCON GmbH | |
| berhalb von ca. 28 m/s (im 12-s-Mittel) wird die Drehzahl mit weiter steigender Windgeschwindigkeit linear von 13,1 U/min bis auf Trudeldrehzahl bei ca. 34 m/s heruntergeregelt, indem die Rotorblätter entsprechend weit aus dem Wind gedreht werden. Die eingespeiste Leistung sinkt dabei gemäß der Drehzahl-Leistungs-Kennlinie ab. Bei Windgeschwindigkeiten oberhalb von 34 m/s (im 10-min-M | n bis auf Trudeldrehzahl bei ca. 34 m/s heruntergeregelt, indem die | Rotorblätter | entsprechend weit aus dem Wind gedreht werden. Die eingespeiste Le | ENERCON GmbH | |
| t aus dem Wind gedreht werden. Die eingespeiste Leistung sinkt dabei gemäß der Drehzahl-Leistungs-Kennlinie ab. Bei Windgeschwindigkeiten oberhalb von 34 m/s (im 10-min-Mittel) stehen die Rotorblätter nahezu in Fahnenstellung. Die Windenergieanlage läuft im Trudelbetrieb ohne Leistungsabgabe, bleibt aber mit dem aufnehmenden Stromnetz verbunden. Wenn die Windgeschwindigkeit unter 34 m | geschwindigkeiten oberhalb von 34 m/s (im 10-min-Mittel) stehen die | Rotorblätter | nahezu in Fahnenstellung. Die Windenergieanlage läuft im Trudelbet | ENERCON GmbH | |
| delbetrieb Windgeschwindigkeit v < 2,5 m/s Bei Windgeschwindigkeiten unterhalb 2,5 m/s kann kein Strom ins Netz eingespeist werden. Die Windenergieanlage läuft im Trudelbetrieb, d. h. die Rotorblätter sind weitgehend aus dem Wind gedreht (Blattwinkel 60°), und der Rotor dreht sich langsam oder bleibt bei völliger Windstille ganz stehen. Durch die langsame Bewegung (Trudeln) werden die | ist werden. Die Windenergieanlage läuft im Trudelbetrieb, d. h. die | Rotorblätter | sind weitgehend aus dem Wind gedreht (Blattwinkel 60°), und der Ro | ENERCON GmbH | |
| fährdung in Gruppen eingeteilt. Abb. 5: Übersicht der Haltevorgänge Anhalten der Windenergieanlage durch die Rotorblattverstellung Bei einer nicht sicherheitsrelevanten Störung werden die Rotorblätter über die Steuerung der Windenergieanlage aus dem Wind gedreht, worauf die Rotorblätter keinen Auftrieb mehr erzeugen und die Windenergieanlage sicher anhält. Notverstellung Der Energiesp | erstellung Bei einer nicht sicherheitsrelevanten Störung werden die | Rotorblätter | über die Steuerung der Windenergieanlage aus dem Wind gedreht, wor | ENERCON GmbH | |
| ergieanlage durch die Rotorblattverstellung Bei einer nicht sicherheitsrelevanten Störung werden die Rotorblätter über die Steuerung der Windenergieanlage aus dem Wind gedreht, worauf die Rotorblätter keinen Auftrieb mehr erzeugen und die Windenergieanlage sicher anhält. Notverstellung Der Energiespeicher der Blattverstelleinheit hat die für eine Notverstellung nötige Energie gespeich | ie Steuerung der Windenergieanlage aus dem Wind gedreht, worauf die | Rotorblätter | keinen Auftrieb mehr erzeugen und die Windenergieanlage sicher anh | ENERCON GmbH | |
| end des Anlagenbetriebs im geladenen Zustand gehalten und laufend getestet. Bei einer Notverstellung werden die Antriebseinheiten vom zugehörigen Energiespeicher mit Energie versorgt. Die Rotorblätter fahren ungesteuert und voneinander unabhängig in eine Stellung, in der sie keinen Auftrieb erzeugen, die sogenannte Fahnenstellung. Da die 3 Blattverstelleinheiten sich sowohl gegenseiti | einheiten vom zugehörigen Energiespeicher mit Energie versorgt. Die | Rotorblätter | fahren ungesteuert und voneinander unabhängig in eine Stellung, in | ENERCON GmbH | |
| ein Not-Halt-Taster gedrückt wird oder wenn bei drehendem Rotor die Rotorarretierung betätigt wird, leitet die Steuerung eine Notbremsung ein. Dabei wird zusätzlich zur Notverstellung der Rotorblätter die Rotorbremse aktiviert. Der Rotor wird innerhalb von 10 bis 15 Sekunden von der Nenndrehzahl bis zum Stillstand gebremst. Stopp der Windenergieanlage bei... Störung Normalbetrieb Not- | eine Notbremsung ein. Dabei wird zusätzlich zur Notverstellung der | Rotorblätter | die Rotorbremse aktiviert. Der Rotor wird innerhalb von 10 bis 15 | ENERCON GmbH | |
| d. Das erste Rotorblatt konnte mit insgesamt halbjähriger Verzögerung gefertigt werden und wurde Anfang Juli erfolgreich auf einem Prüfstand getestet. Die beiden für die Anlage benötigten Rotorblätter wurden im Anschluss gefertigt. Entgegen der Erwartung, dass die Fertigungszeiten sich verringern, muss festgehalten werden, dass nicht zuletzt aufgrund des hohen Anteils von Handarbeit u | auf einem Prüfstand getestet. Die beiden für die Anlage benötigten | Rotorblätter | wurden im Anschluss gefertigt. Entgegen der Erwartung, dass die Fe | SkyWind GmbH | |
| beit und Prozessunsicherheiten im Rotorblattbau Lernkurven eher flach verlaufen. In Zukunft sollen Prozessunsicherheiten durch die Erhöhung von vorgefertigten Teilen reduziert werden. Die Rotorblätter wurden insgesamt aber qualitativ sehr hochwertig gefertigt. Wie geplant, konnten die für eine geringe Geräuschentwicklung notwendige kleine Hinterkantendicke erreicht werden. Die wichtig | durch die Erhöhung von vorgefertigten Teilen reduziert werden. Die | Rotorblätter | wurden insgesamt aber qualitativ sehr hochwertig gefertigt. Wie ge | SkyWind GmbH | |
| l von verschiedenen Beschichtungssystemen unterschiedlicher Lieferanten bei den beiden Rotorblättern soll wichtige Erkenntnisse im Betrieb hinsichtlich des Erosionsverhaltens liefern. Die Rotorblätter wurden mit verschiedenen Lastmesssystemen unterschiedlicher Hersteller ausgerüstet. So ist ein Benchmarking hinsichtlich Robustheit, Zuverlässigkeit und Kosten möglich. Es wurde ein neua | ntnisse im Betrieb hinsichtlich des Erosionsverhaltens liefern. Die | Rotorblätter | wurden mit verschiedenen Lastmesssystemen unterschiedlicher Herste | SkyWind GmbH | |
| zum Turm abzuschließen. Damit ist ein von äußeren Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Wind, Fähigkeiten des Kranfahrers) weitestgehend unabhängiger Montagevorgang möglich. Nach Montage der Rotorblätter wurden vor dem Eintreffen des Triebstranges weitere erfolgreiche Hebeversuche unternommen. Aufgrund der dreisträngigen Aufhängung der Anlage (zwei Zugwinden, eine Abhaltewinde) ergibt si | weitestgehend unabhängiger Montagevorgang möglich. Nach Montage der | Rotorblätter | wurden vor dem Eintreffen des Triebstranges weitere erfolgreiche H | SkyWind GmbH | |
| a die Bewegungen und Kräfte über die Positioniereinheit bereits aufgenommen und an den Turbinenträger sicher abgegeben werden. Auf eine ursprünglich angedachte, aufwändige Verstellung der Rotorblätter beim Kippvorgang kann daher verzichtet werden. Die Anlage wurde bei Windgeschwindigkeiten bis zu 15 Meter pro Sekunde (10 Sekunden Mittelung) gehoben und eingeklappt. Normale Kranoperati | erden. Auf eine ursprünglich angedachte, aufwändige Verstellung der | Rotorblätter | beim Kippvorgang kann daher verzichtet werden. Die Anlage wurde be | SkyWind GmbH | |
| oßwindanlagen werden im Kleinwindkraftbereich häufig Bauformen mit drei Rotorblättern eingesetzt. Daneben gibt es auch Ausführungen mit einem, zwei oder mehreren Rotorblättern. Damit die Rotorblätter stets optimal zum Wind ausgerichtet sind, erfordern horizontalachsige Anlagen Windnachführungssysteme (siehe Kapitel 4.2 „Technische Komponenten“). In unmittelbarer Umgebung des Windrade | usführungen mit einem, zwei oder mehreren Rotorblättern. Damit die | Rotorblätter | stets optimal zum Wind ausgerichtet sind, erfordern horizontalachs | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| e von der jeweiligen Anlage ausgehenden Schallemissionen sind den Herstellerangaben zu entnehmen. Bauartbedingt neigen die Anlagen zu aerodynamischen Unwuchten, die auftreten, sobald ihre Rotorblätter den Windschatten der Drehachse durchlaufen. Diese führen zu verstärkten Schwingungen und somit zu Materialbeanspruchung und unter Umständen zu früherem Verschleiß. Auf Grund der Schwingu | ie Anlagen zu aerodynamischen Unwuchten, die auftreten, sobald ihre | Rotorblätter | den Windschatten der Drehachse durchlaufen. Diese führen zu verstä | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| retbaren Kosten schwierig, Nabenhöhen in gleichmäßigeren und stärkeren Windgeschwindigkeitsbereichen zu realisieren. Daneben bewirkt die vertikale Drehung, dass stets mindestens eines der Rotorblätter nicht ideal im Wind ausgerichtet ist. Mit diesem bauartspezifischen Effekt gehen im Ergebnis schlechtere Wirkungsgrade und niedrigere Stromerträge einher. Ein weiteres Manko der vertikal | eben bewirkt die vertikale Drehung, dass stets mindestens eines der | Rotorblätter | nicht ideal im Wind ausgerichtet ist. Mit diesem bauartspezifische | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| nischen Komponenten einer horizontalachsigen Windkraftanlage. Unabhängig davon, ob es sich um horizontal- oder vertikalachsige Anlagen handelt, ist ein breites Spektrum verschiedenartiger Rotorblätter auf dem Markt verfügbar. In Abhängigkeit von der standortspezifischen Anlagenauslegung variieren Größenverhältnisse und Formen der Rotorblätter. Je nach Form, Größe und Material der einz | chsige Anlagen handelt, ist ein breites Spektrum verschiedenartiger | Rotorblätter | auf dem Markt verfügbar. In Abhängigkeit von der standortspezifisc | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| ist ein breites Spektrum verschiedenartiger Rotorblätter auf dem Markt verfügbar. In Abhängigkeit von der standortspezifischen Anlagenauslegung variieren Größenverhältnisse und Formen der Rotorblätter . Je nach Form, Größe und Material der einzelnen Rotorblätter werden das aerodynamische Verhalten der Anlage, ihre Belastbarkeit und Reaktion auf Turbulenzen, die Geräuschentwicklung und | ischen Anlagenauslegung variieren Größenverhältnisse und Formen der | Rotorblätter | . Je nach Form, Größe und Material der einzelnen Rotorblätter werde | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| dem Markt verfügbar. In Abhängigkeit von der standortspezifischen Anlagenauslegung variieren Größenverhältnisse und Formen der Rotorblätter. Je nach Form, Größe und Material der einzelnen Rotorblätter werden das aerodynamische Verhalten der Anlage, ihre Belastbarkeit und Reaktion auf Turbulenzen, die Geräuschentwicklung und weitere Faktoren beeinflusst (11). Vorteile von Vertikalachse | en der Rotorblätter. Je nach Form, Größe und Material der einzelnen | Rotorblätter | werden das aerodynamische Verhalten der Anlage, ihre Belastbarkeit | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| gnung als Werbeträger – Begrenzte Masthöhen durch starkes Resonanzverhalten + Niedrige Schallemissionen – Hohes Gewicht – Hohe Anlagen- und Mastkosten – Eigenstrombedarf zum Anlaufen Die Rotorblätter sind über die Nabe mit der Gondel verbunden. Die Gondel beinhaltet die meisten wesentlichen mechanischen und elektronischen Bestandteile einer Windkraftanlage, darunter die Steuerungsele | – Hohe Anlagen- und Mastkosten – Eigenstrombedarf zum Anlaufen Die | Rotorblätter | sind über die Nabe mit der Gondel verbunden. Die Gondel beinhaltet | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| „Flattern“ an den Rotorblättern auftreten, die zu erhöhter Materialbeanspruchung führen. Daher wird inzwischen vielfach mit der Pitch-Regelung gearbeitet, die darauf beruht, die einzelnen Rotorblätter um ihre Längsachse derart zu verstellen, dass sie nicht länger optimal angeströmt werden und der Rotor infolge geringerer Auftriebskräfte selbstständig abbremst. Außerdem verfügen vor al | mit der Pitch-Regelung gearbeitet, die darauf beruht, die einzelnen | Rotorblätter | um ihre Längsachse derart zu verstellen, dass sie nicht länger opt | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| der kinetischen Leistung einer Windströmung, welcher durch eine Windkraftanlage theoretisch entzogen werden kann. Dies ist damit zu begründen, dass die Strömungsgeschwindigkeit durch die Rotorblätter abgebremst wird. Im Extremfall käme es auf der windabgewandten Seite zu einem Luftstau, wodurch die weiter heranströmende Luft an der Rotorfläche vorbeigelenkt würde. Der Betz-Faktor lie | ist damit zu begründen, dass die Strömungsgeschwindigkeit durch die | Rotorblätter | abgebremst wird. Im Extremfall käme es auf der windabgewandten Sei | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| d einnimmt. Rotorfläche AR Die Rotorfläche wird häufig auch als „Erntefläche“ bezeichnet, womit anschaulich zum Ausdruck kommt, dass mit ihr auch die Stromerträge ansteigen. Je länger die Rotorblätter einer Windkraftanlage sind, desto größer ist die von ihnen überstrichene Fläche. Damit lassen sich die Einflüsse eines niedrigeren Windaufkommens an Schwachwindstandorten teilweise kompe | kommt, dass mit ihr auch die Stromerträge ansteigen. Je länger die | Rotorblätter | einer Windkraftanlage sind, desto größer ist die von ihnen überstr | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| st die von ihnen überstrichene Fläche. Damit lassen sich die Einflüsse eines niedrigeren Windaufkommens an Schwachwindstandorten teilweise kompensieren. Anlagentechnisch ist die Länge der Rotorblätter nicht beliebig erweiterbar, da die Geschwindigkeiten mit zunehmendem Durchmesser an den Rotorblattspitzen bis in den Überschallbereich steigen könnten. Die damit verbundene hohe Material | andorten teilweise kompensieren. Anlagentechnisch ist die Länge der | Rotorblätter | nicht beliebig erweiterbar, da die Geschwindigkeiten mit zunehmend | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| 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 in mechanische Energie (Rotationsenergie) umgewandelt und über e | nd Generator, Nabe und drei um die Längsachse der Anlage drehbare | Rotorblätter | (Rotor) Transformator und Mittelspannungsschaltanlage Durch die | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| Mit steigender Windgeschwindigkeit nimmt die abgegebene Leistung zu, bis die WEA bei ca. 12 bis 13 m/s ihre Nennleistung erreicht und die Leistungsregelung einsetzt. Durch Verstellen der Rotorblätter wird die Windenergieanlage bei mittleren Windgeschwindigkeiten oberhalb der Abschaltwindgeschwindigkeit von 20 m/s gestoppt. Das Fundament aus Stahlbeton mit einem Durchmesser von 21 m u | g erreicht und die Leistungsregelung einsetzt. Durch Verstellen der | Rotorblätter | wird die Windenergieanlage bei mittleren Windgeschwindigkeiten obe | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| ageskennzeichnung und Nachtkennzeichnung für Anlagen ab einer Gesamthöhe über 150 m ausgestattet: Tageskennzeichnung: Anbringung von Farbfeldern bzw. Farbstreifen im äußeren Bereich der Rotorblätter , am Turm in ca. 40 m über Grund und am Maschinenhaus (mittig angeordnet) Nachtkennzeichnung: Ausrüstung der WEA mit einer Befeuerung (Feuer W-rot gedoppelt) auf dem Maschinenhausdach i | Anbringung von Farbfeldern bzw. Farbstreifen im äußeren Bereich der | Rotorblätter | , am Turm in ca. 40 m über Grund und am Maschinenhaus (mittig angeo | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| trächtigungen minimiert werden können. Neben der Stellfläche für den Hauptkran werden temporär kleinere Überschwenkbereiche gerodet. 7.3.3 Kranausleger- und Montageflächen Zur Montage der Rotorblätter wird eine sog. Sternmontage durchgeführt, d. h. die Rotorblätter werden am Grund an die Nabe montiert und in einem Stück nach oben gehoben und an der Gondel befestigt. Im Bereich um die | che gerodet. 7.3.3 Kranausleger- und Montageflächen Zur Montage der | Rotorblätter | wird eine sog. Sternmontage durchgeführt, d. h. die Rotorblätter w | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| den Hauptkran werden temporär kleinere Überschwenkbereiche gerodet. 7.3.3 Kranausleger- und Montageflächen Zur Montage der Rotorblätter wird eine sog. Sternmontage durchgeführt, d. h. die Rotorblätter werden am Grund an die Nabe montiert und in einem Stück nach oben gehoben und an der Gondel befestigt. Im Bereich um die Fundamentfläche werden temporär Flächen für die Sternmontage benö | er Rotorblätter wird eine sog. Sternmontage durchgeführt, d. h. die | Rotorblätter | werden am Grund an die Nabe montiert und in einem Stück nach oben | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| besonders der H-Rotor (auch Darrieus-H-Rotor genannt) im Vordergrund, denn er erreicht im Vergleich zu anderen Typen vertikaler Windkraftanlagen noch einen relativ hohen Wirkungsgrad. Die Rotorblätter haben meist einen tragflächenförmigen Querschnitt und arbeiten nach dem Auftriebsprinzip. H-Rotoren haben den Vorteil, dass man sie nicht dem Wind nachführen muss und eignen sich daher v | tikaler Windkraftanlagen noch einen relativ hohen Wirkungsgrad. Die | Rotorblätter | haben meist einen tragflächenförmigen Querschnitt und arbeiten nac | leXsolar GmbH | |
| r die Planung und Konstruktion von Windkraftanlagen von Bedeutung. Dieser Maximalwert gilt uneingeschränkt für alle Windkraftanlagen und ist unabhängig vom Aufbau der Anlage, der Form der Rotorblätter oder anderen Unterscheidungsmerkmalen von Windrotoren. Man definiert nun den Wirkungsgrad einer Windkraftanlage als das Verhältnis ihrer Leistung zur maximal nutzbaren Leistung des Winde | kraftanlagen und ist unabhängig vom Aufbau der Anlage, der Form der | Rotorblätter | oder anderen Unterscheidungsmerkmalen von Windrotoren. Man definie | leXsolar GmbH | |
| Leistung zur maximal nutzbaren Leistung des Windes: Der Wirkungsgrad der Windnutzung hängt vor allem von der unterschiedlichen Beschaffenheit und Form der Windturbine bzw. der einzelnen Rotorblätter , deren Länge und dem Gesamtdurchmesser ab. Auf einige Aspekte soll im Folgenden eingegangen werden. 3.3.2 Auftrieb am Rotorblatt Im Verlauf der Geschichte hat sich auch die Form der R | edlichen Beschaffenheit und Form der Windturbine bzw. der einzelnen | Rotorblätter | , deren Länge und dem Gesamtdurchmesser ab. Auf einige Aspekte soll | leXsolar GmbH | |
| er, deren Länge und dem Gesamtdurchmesser ab. Auf einige Aspekte soll im Folgenden eingegangen werden. 3.3.2 Auftrieb am Rotorblatt Im Verlauf der Geschichte hat sich auch die Form der Rotorblätter immer wieder gewandelt. Zu Beginn der Entwicklung wurden flache Formen für die Rotorblätter genutzt, wie zum Beispiel beim Westernmill. Damit lässt sich allerdings kein sehr hoher Wirkun | am Rotorblatt Im Verlauf der Geschichte hat sich auch die Form der | Rotorblätter | immer wieder gewandelt. Zu Beginn der Entwicklung wurden flache Fo | leXsolar GmbH | |
| en werden. 3.3.2 Auftrieb am Rotorblatt Im Verlauf der Geschichte hat sich auch die Form der Rotorblätter immer wieder gewandelt. Zu Beginn der Entwicklung wurden flache Formen für die Rotorblätter genutzt, wie zum Beispiel beim Westernmill. Damit lässt sich allerdings kein sehr hoher Wirkungsgrad erreichen. Man versuchte später Auftriebskräfte an den Rotorblättern zu nutzen und ve | r gewandelt. Zu Beginn der Entwicklung wurden flache Formen für die | Rotorblätter | genutzt, wie zum Beispiel beim Westernmill. Damit lässt sich aller | leXsolar GmbH | |
| gen durch Auftrieb und Reibung. Die strömende Luft bewegt sich oberhalb des Tragflügels schneller als die Luftmenge unterhalb. Ursache dieser Erscheinung liegt in der Querschnittsform der Rotorblätter begründet, die zusätzlich zur umgebenden laminaren Strömung, eine leichte Zirkulationsströmung zulässt. Diese Zirkulationsströmung bewirkt die Geschwindigkeitsänderung der Luft zwischen | rhalb. Ursache dieser Erscheinung liegt in der Querschnittsform der | Rotorblätter | begründet, die zusätzlich zur umgebenden laminaren Strömung, eine | leXsolar GmbH | |
| achen, da die Umfangsgeschwindigkeit geringer ist. Weiter zur Blattspitze nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu. Es ist sinnvoll nun die Widerstandskomponente zu minimieren, indem man die Rotorblätter flacher und dünner gestaltet. Es wird die Widerstands- aber auch die Auftriebskraft verringert. Aus diesen Betrachtungen ergibt sich folgende besonders günstige Form der Rotorblätter: Di | sinnvoll nun die Widerstandskomponente zu minimieren, indem man die | Rotorblätter | flacher und dünner gestaltet. Es wird die Widerstands- aber auch d | leXsolar GmbH | |
| die Rotorblätter flacher und dünner gestaltet. Es wird die Widerstands- aber auch die Auftriebskraft verringert. Aus diesen Betrachtungen ergibt sich folgende besonders günstige Form der Rotorblätter : Die einzelnen Blätter sind eher flach und schmal geformt, werden allerdings zur Nabe hin dicker und breiter. Dies kommt auch den Betrachtungen zur Festigkeit der Rotorblätter entgegen, | esen Betrachtungen ergibt sich folgende besonders günstige Form der | Rotorblätter | : Die einzelnen Blätter sind eher flach und schmal geformt, werden | leXsolar GmbH | |
| ge Form der Rotorblätter: Die einzelnen Blätter sind eher flach und schmal geformt, werden allerdings zur Nabe hin dicker und breiter. Dies kommt auch den Betrachtungen zur Festigkeit der Rotorblätter entgegen, denn sie werden an der Nabe durch die sogenannte ,,Knickbelastung" am stärksten beansprucht. Das breitere und dickere Profil führt damit nicht nur zum vergrößerten Auftrieb, so | r und breiter. Dies kommt auch den Betrachtungen zur Festigkeit der | Rotorblätter | entgegen, denn sie werden an der Nabe durch die sogenannte ,,Knick | leXsolar GmbH | |
| Stall-Regelung Abbildung 3-21 Varianten von Bremsklappen bei Stall-geregelten Windkraftanlagen Pitch-Regelung Ein zweites Konzept zur Leistungsbegrenzung beruht auf der Verstellung der Rotorblätter . Ausgangspunkt ist wieder das einzelne Rotorblatt und die entsprechende Geschwindigkeit der Luftströmung. Auch bei diesem Konzept soll die Drehzahl konstant gehalten werden, um eine einf | ites Konzept zur Leistungsbegrenzung beruht auf der Verstellung der | Rotorblätter | . Ausgangspunkt ist wieder das einzelne Rotorblatt und die entsprec | leXsolar GmbH | |
| 0-2, Seite 21; Windzone: nach DIBT Richtlinien für WEA, Anhang B; free- yaw: es besteht keine motorische oder hydr. Zwangsnachführung für die Windnachführung (yaw); pitchen: verdrehen der Rotorblätter ; aerodynamisches Gehäuse: Gehäuseform strömungstechnisch optimiert; Windleitblech: abgekantetes Alu- Blech welches hinter dem Turm positioniert und am Maschinenhaus befestigt ist; Turmsc | gsnachführung für die Windnachführung (yaw); pitchen: verdrehen der | Rotorblätter | ; aerodynamisches Gehäuse: Gehäuseform strömungstechnisch optimiert | WES IBS GmbH | |
| und ruhigen Betrieb zu erreichen. Die Herausforderung hier war, die Komponenten dieser neuartigen Blattverstell-Mechanik so auszulegen, dass ein gleichmäßiges und definiertes Pitchen der Rotorblätter in Abhängigkeit zur Drehzahl stattfindet. Dieses ist einerseits abhängig von der Materialauswahl und andererseits von der konstruktiven Auslegung der beweglichen Teile der Mechanik und d | k so auszulegen, dass ein gleichmäßiges und definiertes Pitchen der | Rotorblätter | in Abhängigkeit zur Drehzahl stattfindet. Dieses ist einerseits ab | WES IBS GmbH | |
| te dieser neuartige Pitch- Mechanismus die festen Vorgaben unserer Berechnungen erfüllen. Die Rotorkonstruktion hat einen Einfluss auf den Pitch-Mechanismus. Die Größe und das Gewicht der Rotorblätter ergeben die zu regelnden Kräfte beim Pitchen. Daher war auch der Rotor zu optimieren. Es ist z.B. bei der Materialauswahl für die BlattFührungsrohre14 aus Gründen der Gewichtsreduktion d | n Einfluss auf den Pitch-Mechanismus. Die Größe und das Gewicht der | Rotorblätter | ergeben die zu regelnden Kräfte beim Pitchen. Daher war auch der R | WES IBS GmbH | |
| BlattFührungsrohre14 aus Gründen der Gewichtsreduktion darauf geachtet worden, einen hochbiegewechselfesten (42 CrMo4) Werkstoff zu verwenden. Ferner hat sich bei der FEM- Berechnung der Rotorblätter ergeben, dass die Blattrohre kürzer gewählt werden können. Diese Gewichtsreduktion hat u.a. das yaw- Verhalten beeinflußt. Parallel war die Verstellmechanik der neuen Gewichtsverteilung | Werkstoff zu verwenden. Ferner hat sich bei der FEM- Berechnung der | Rotorblätter | ergeben, dass die Blattrohre kürzer gewählt werden können. Diese G | WES IBS GmbH | |
| uteile zu erbringen. Bei WEA geht man im Allgemeinen von 20 Jahren Lebensdauer und den daraus sich ergebenen Lastwechseln aus. 5.2.2. Festigkeitsnachweise Die Festigkeitsnachweise für die Rotorblätter und die maschinenbaulichen Komponenten (Nabe, Rotorwelle…) wurden gemäß folgender Vorgehensweise durchgeführt: • Verwendung von Lastdaten aus aeroelastischer Modulation o Extremlasten o | n aus. 5.2.2. Festigkeitsnachweise Die Festigkeitsnachweise für die | Rotorblätter | und die maschinenbaulichen Komponenten (Nabe, Rotorwelle…) wurden | WES IBS GmbH | |
| der Rotordrehzahl im Bereich von 75 1/min bis 170 1/min. Die passive Windnachführung der Anlage wird durch die Windleitbleche an der Gondelverkleidung, sowie durch die Schrägstellung der Rotorblätter und deren große Blattfläche am langen Hebel erreicht. Die Rotorleistung wird mittels zweifach gelagerter Rotorwelle und einer drehelastischen Kupplung zur Getriebe-/Generatoreinheit gefü | bleche an der Gondelverkleidung, sowie durch die Schrägstellung der | Rotorblätter | und deren große Blattfläche am langen Hebel erreicht. Die Rotorlei | WES IBS GmbH | |
| oment 70 Nm Sekundärbremse: Drehzahlbegrenzung durch passive Blattverstellung max. Drehzahl: 170 1/min Windnachführung: free yaw, unterstützt durch Windleitbleche und 10° Konusneigung der Rotorblätter Steuerung: WES SPS (Mikroprozessorsteuerung) Überwachung: Generatortemp., Windgeschw., Rotordrehzahl, Vibration, Netz, Überspannungsschutz Wechselrichter: Eingangsspannung: zwischen 250 | free yaw, unterstützt durch Windleitbleche und 10° Konusneigung der | Rotorblätter | Steuerung: WES SPS (Mikroprozessorsteuerung) Überwachung: Generato | WES IBS GmbH | |
| l und Rotor zertifiziert nach GL 2, IEC 2a Umgebungstemperatur -20…+40 °C 2 Rotor Der Rotor besteht aus drei Blättern, einer Rotornabe, Drehkränzen und Antrieben zur Blattverstellung. Die Rotorblätter sind aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Die Verstellsysteme sind dreifach redundant ausgeführt. Die Blätter sind ausgestattet mit einem Blitzschutzsystem | iner Rotornabe, Drehkränzen und Antrieben zur Blattverstellung. Die | Rotorblätter | sind aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) herges | Nordex Energy GmbH | |
| mdrehungszahl 9,6…16,9 min-1 Neigungswinkel der Rotorwelle 5° Konuswinkel der Flügel 2° Gesamtgewicht ca. 52 t Rotornabe Material Kugelgraphitguss EN-GJS-400-18U-LT Gesamtgewicht ca. 23 t Rotorblätter Material glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) Gesamtlänge 43,8 m Gewicht je Blatt ca. 10,2 t 3 Hauptwelle Der Triebstrang besteht aus der Rotorwelle, dem mittels Schrumpfscheibenverbind | Material Kugelgraphitguss EN-GJS-400-18U-LT Gesamtgewicht ca. 23 t | Rotorblätter | Material glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) Gesamtlänge 43,8 m | Nordex Energy GmbH | |
| n Ventilator nach außen befördert. Pumpenstation Umrichter Wasser/Luft-Wärmetauscher 7 Bremssystem Das aerodynamische Bremssystem wird über die drei unabhängig und redundant angesteuerten Rotorblätter realisiert, die vollständig quer zur Drehrichtung verstellt werden können. Zur Rotorblattverstellung steht ein Sicherheitssystem zur Verfügung – nach unerwünschtem Ausfall der Versorgung | emssystem wird über die drei unabhängig und redundant angesteuerten | Rotorblätter | realisiert, die vollständig quer zur Drehrichtung verstellt werden | Nordex Energy GmbH | |
| jedoch ein Grenzwert überschritten, schaltet sich die WEA ab, dreht sich zurück und startet wieder. Bei Überschreitung der Abschaltwindgeschwindigkeit, schaltet sich die WEA ab, d. h. die Rotorblätter werden um 90° in Fahnenstellung gedreht. Der Rotor bremst ab. An allen Systemen und vielen Komponenten der WEA sind Sensoren angebracht, die den jeweiligen Zustand an die Steuerung melde | er Abschaltwindgeschwindigkeit, schaltet sich die WEA ab, d. h. die | Rotorblätter | werden um 90° in Fahnenstellung gedreht. Der Rotor bremst ab. An a | Nordex Energy GmbH | |
| he Schattenwurfdauer kommen kann, soll im Bebauungsplan ebenfalls die Sicherung gegen ungebührliche Schattenimmissionen festgelegt werden. Weitere Emissionsformen Je nach Beschichtung der Rotorblätter kann es zu Belästigungen durch Lichtreflexion kommen. Dabei wird das direkte Sonnenlicht so an den Rotorblättern gespiegelt, dass es als „Flackerlicht“ am Immissionsort belästigend wirkt | festgelegt werden. Weitere Emissionsformen Je nach Beschichtung der | Rotorblätter | kann es zu Belästigungen durch Lichtreflexion kommen. Dabei wird d | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| t. In der Vergangenheit ist dieser Effekt bei hochglänzenden Rotoroberflächen aufgetreten. Diese Oberflächengestaltung ist inzwischen verändert worden, es werden nunmehr durchweg nur noch Rotorblätter mit matter Oberfläche mit entsprechend niedrigem Glanzgrad verwendet. Deshalb sind Beeinträchtigungen durch Lichtreflexion nicht zu erwarten. Eine weitere Emissionsform von Windenergiean | st inzwischen verändert worden, es werden nunmehr durchweg nur noch | Rotorblätter | mit matter Oberfläche mit entsprechend niedrigem Glanzgrad verwend | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| innerhalb der überbaubaren Grundstücksfläche stehen. Hinsichtlich des lediglich von den Rotorblättern überstrichenen Bereichs kann der Bebauungsplan auf eine Geltung der Baugrenze für die Rotorblätter verzichten. Die Gemeinde möchte diese Möglichkeit nutzen, weil sie die Länge von Rotorblättern nicht abschließend festsetzt und einer eventuellen Verwendung von Rotoren, die das Maß der | eichs kann der Bebauungsplan auf eine Geltung der Baugrenze für die | Rotorblätter | verzichten. Die Gemeinde möchte diese Möglichkeit nutzen, weil sie | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| g auswirken und dem Planungsziel der Gemeinde widersprechen können. Dies wird jedoch mit einer entsprechenden Begrenzung des Geltungsbereiches geregelt, so dass auf eine Baugrenze für die Rotorblätter verzichtet wird. Die Festsetzung der überbaubaren Grundstücksflächen ist in Form von Baufeldern oder von Einzelstandorten möglich. Die erste Variante gibt den Vorhabenträgern Gestaltungs | des Geltungsbereiches geregelt, so dass auf eine Baugrenze für die | Rotorblätter | verzichtet wird. Die Festsetzung der überbaubaren Grundstücksfläch | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| s vorhandenen Windparks beeinflusst. Es ergeben sich keine relevanten zusätzlichen Belastungen. Blinkeffekte durch die Reflexion des Sonnenlichtes von den Flügeln treten nicht auf, da die Rotorblätter heutiger Anlagen bereits matt sind und durch die Verwitterung weiter mattiert werden. Schlagschatteneffekte kommen in Abhängigkeit von der Windrichtung, der Bewölkung und dem Sonnenstand | eflexion des Sonnenlichtes von den Flügeln treten nicht auf, da die | Rotorblätter | heutiger Anlagen bereits matt sind und durch die Verwitterung weit | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| peisung sowie die Steuerund Überwachungssysteme für den gesamten Anlagenbetrieb. Zur Leistungsbegrenzung bei Starkwind und zum Abbremsen der Anlage werden Pitch-Systeme verwendet, die die Rotorblätter aus dem Wind drehen. Jedes Blatt verfügt über eine eigene Verstellung, wodurch sich eine Redundanz ergibt. Bremsen werden nur zur Arretierung des Triebstranges für Wartungszwecke eingese | nd zum Abbremsen der Anlage werden Pitch-Systeme verwendet, die die | Rotorblätter | aus dem Wind drehen. Jedes Blatt verfügt über eine eigene Verstell | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| Wind drehen. Jedes Blatt verfügt über eine eigene Verstellung, wodurch sich eine Redundanz ergibt. Bremsen werden nur zur Arretierung des Triebstranges für Wartungszwecke eingesetzt. Die Rotorblätter von Windenergieanlagen werden aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, teilweise wird bei großen Blättern auch zusätzlich Kohlefaser verwendet. Bei Blattlängen von bis zu 65 Mete | ur Arretierung des Triebstranges für Wartungszwecke eingesetzt. Die | Rotorblätter | von Windenergieanlagen werden aus glasfaserverstärktem Kunststoff | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| . Eine aktuelle Studie weist als Ursache der Belästigung die sogenannte Amplitudenmodulation aus. Deren Behebung stellt Anforderungen an die technische Weiterentwicklung der WEA und ihrer Rotorblätter . Positive Erfahrungen liegen mit „federartigen“ Profilen vor. Insgesamt geht für die Mehrheit der Anwohner von Windparks keine starke Geräuschbelästigung aus, Windparkgeräusche wurden al | Anforderungen an die technische Weiterentwicklung der WEA und ihrer | Rotorblätter | . Positive Erfahrungen liegen mit „federartigen“ Profilen vor. Insg | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| e auf validierten numerischen Verfahren mit adaptiven Genauigkeiten und automatisierten Algorithmen basieren, würden zu besseren und effizienteren Anlagen führen. Materialien und Struktur Rotorblätter aus Kompositmaterialien und Tragstrukturen aus Stahl sollten in der Lage sein, stark fluktuierende Wechsellasten größtenteils wartungsfrei und über einen Zeitraum von 25 bis 30 Jahren zu | besseren und effizienteren Anlagen führen. Materialien und Struktur | Rotorblätter | aus Kompositmaterialien und Tragstrukturen aus Stahl sollten in de | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| die vollständige Automatisierung des Legeprozesses textiler Halbzeuge erforscht, ähnliche Automatisierungskonzepte sind auch für weitere Teilprozesse erforderlich. Rotorblattentwicklungen Rotorblätter sind nicht nur hinsichtlich ihrer energetischen Effizienz zu bewerten und weiterzuentwickeln, sondern auch hinsichtlich der Qualität der von ihnen verursachten Geräusche. Dies ist im Hin | auch für weitere Teilprozesse erforderlich. Rotorblattentwicklungen | Rotorblätter | sind nicht nur hinsichtlich ihrer energetischen Effizienz zu bewer | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| Blattjustage, welche zumindest die AU-bedingten Schwingungen reduziert. Ist der relative Grenzwert überschritten, ist automatisch auch der absolute Grenzwert überschritten. Da jedoch alle Rotorblätter auch kollektiv vom absoluten Sollwert abweichen können, kann ein noch größerer Anteil aller Serien-WEA als die in Bild 1 genannten 30 % eine unzulässige Blattwinkelfehlstellung aufweisen | tomatisch auch der absolute Grenzwert überschritten. Da jedoch alle | Rotorblätter | auch kollektiv vom absoluten Sollwert abweichen können, kann ein n | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| inen mittleren jährlichen Ertragsverlust (inklusive Stillstandsverluste) von 7,4 % pro 1,0 Grad mittlerem absoluten Blattwinkelfehler. Bild 7: Auswertung der absoluten Blattwinkel von 831 Rotorblätter der 277 WEA ZU WEIT NACH STALL ZU WEIT NACH FAHNE INNERHALB +/- 0,3₀ Die Werte streuen verständlicherweise, je nachdem, wie viele Blätter wie falsch stehen und ob es zusätzliche Schadens | twinkelfehler. Bild 7: Auswertung der absoluten Blattwinkel von 831 | Rotorblätter | der 277 WEA ZU WEIT NACH STALL ZU WEIT NACH FAHNE INNERHALB +/- 0, | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| imieren. Lebensdauereinfluss der Unwucht und WEA-Weiterbetrieb Blattwinkeldifferenzen bewirken beim Pitchen nach Fahne ab Nennlast eine immer ungleichmäßigere Leistungsproduktion der drei Rotorblätter . Bei Differenzen über 1 Grad und starkem Wind kann es passieren, dass ein falsch nach Stall stehendes Blatt mehr als die Hälfte der gesamten Rotorleistung liefert und die anderen Blätter | b Nennlast eine immer ungleichmäßigere Leistungsproduktion der drei | Rotorblätter | . Bei Differenzen über 1 Grad und starkem Wind kann es passieren, d | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| Hybridturm: Stahlbeton- oder Spannbetonturm mit aufgesetztem Stahlrohrturm Maschine: Der auf dem Turm angeordnete 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 Windener | hinentechnische Teil der Windenergieanlage, hierzu zählen u. a. die | Rotorblätter | sowie die Nabe, die Welle, das Getriebe, die regelungs- und elektr | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| sser F Kraft, Last f 0 Eigenfrequenz f R Erregerfrequenz des laufenden Rotors h Höhe des Rotormittelpunktes (Nabenhöhe) über Gelände, Turmhöhe IT Turbulenzintensität M Moment m Anzahl der Rotorblätter , Exponent der Wöhlerkurve mE Eismasse N Lastspielzahl nR Nenndrehzahl des Rotors q Geschwindigkeitsdruck (Staudruck) R Rotorradius s auf den Rotordurchmesser bezogener dimensionsloser ho | über Gelände, Turmhöhe IT Turbulenzintensität M Moment m Anzahl der | Rotorblätter | , Exponent der Wöhlerkurve mE Eismasse N Lastspielzahl nR Nenndrehz | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| liche Stellungnahme eines Sachverständigen zu den Nachweisen der Sicherheitseinrichtungen (Sicherheitsgutachten) 3. Gutachtliche Stellungnahme eines Sachverständigen zu den Nachweisen der Rotorblätter 4. Gutachtliche Stellungnahme eines Sachverständigen zu den Nachweisen der maschinenbaulichen Komponenten und der Verkleidung von Maschinenhaus, Nabe (Maschinengutachten) 5. Gutachtliche | chtliche Stellungnahme eines Sachverständigen zu den Nachweisen der | Rotorblätter | 4. Gutachtliche Stellungnahme eines Sachverständigen zu den Nachwe | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| d der Gleichungen (GL 10) und (GL 11) nachzuweisen. Dabei ist: fR max. Drehfrequenz des Rotors im normalen Betriebsbereich f0,1 erste Eigenfrequenz des Turms fR,m Durchgangsfrequenz der m Rotorblätter f0,n n-te Eigenfrequenz des Turms Die Anzahl n der zu ermittelnden Eigenfrequenzen muss mindestens so groß gewählt werden, dass die höchste berechnete Eigenfrequenz um mindestens 20 % hö | ch f0,1 erste Eigenfrequenz des Turms fR,m Durchgangsfrequenz der m | Rotorblätter | f0,n n-te Eigenfrequenz des Turms Die Anzahl n der zu ermittelnden | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| ieanlage durchgeführt wird. 15.2 Umfang der Wiederkehrenden Prüfung Die Maschine einschließlich der elektrotechnischen Einrichtungen des Betriebsführungs- und Sicherheitssystems sowie der Rotorblätter ist im Hinblick auf einen mängelfreien Zustand zu untersuchen. Dabei müssen die Prüfungen nach den Vorgaben in dem begutachteten Wartungspflichtenbuch und ggf. weiteren Auflagen in den ü | inrichtungen des Betriebsführungs- und Sicherheitssystems sowie der | Rotorblätter | ist im Hinblick auf einen mängelfreien Zustand zu untersuchen. Dab | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| lattverstellung auf die volle Segelstellung von 90 Grad bewirkt ein aerodynamisches Bremsen des Rotors, wodurch die Rotordrehzahl begrenzt wird. 2.2 Blätter Jede 3.2/3.4-130 WEA hat drei Rotorblätter . Das Blattprofil verändert sich über die Blattspannweite und verjüngt sich von innen nach außen (in Richtung der Blattspitze). Die folgenden Angaben zur Blatttiefe werden normalerweise a | rdrehzahl begrenzt wird. 2.2 Blätter Jede 3.2/3.4-130 WEA hat drei | Rotorblätter | . Das Blattprofil verändert sich über die Blattspannweite und verjü | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| en zur Blatttiefe werden normalerweise als Eingabedaten für Schattenwurfsberechnungen benötigt. Rotor Diameter 130 m Maximale Blatttiefe 4.00 m Blatttiefe bei 0,9 x Rotorradius 1.10 m Die Rotorblätter sind zur Optimierung der Schallemission an der Druckseite der Blatthinterkante mit „Serrations“ ausgestattet. Serrations sind gezackte, dünne Kunststoffleisten. Die Rotorblätter der 3.2/ | imale Blatttiefe 4.00 m Blatttiefe bei 0,9 x Rotorradius 1.10 m Die | Rotorblätter | sind zur Optimierung der Schallemission an der Druckseite der Blat | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| .10 m Die Rotorblätter sind zur Optimierung der Schallemission an der Druckseite der Blatthinterkante mit „Serrations“ ausgestattet. Serrations sind gezackte, dünne Kunststoffleisten. Die Rotorblätter der 3.2/3.4-130 werden in der Fertigung mit diesen Kunststoffleisten versehen. Abb. 1: Serrations an der Anlage 2.3 Steuersystem zur Blattwinkelverstellung Der Rotor verfügt über ein V | usgestattet. Serrations sind gezackte, dünne Kunststoffleisten. Die | Rotorblätter | der 3.2/3.4-130 werden in der Fertigung mit diesen Kunststoffleist | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| ängige Sicherungsfunktion lässt sich jedes Blatt einzeln in Segelstellung fahren, um die Anlage bei einem Netzausfall oder einer sonstigen Störung abzuschalten. Die Ausstattung aller drei Rotorblätter mit unabhängigen Systemen zur Blattwinkelverstellung sorgt für Redundanz beim aerodynamischen Abbremsen der einzelnen Rotorblätter. 2.4 Nabe Die Nabe dient zur Verbindung der drei Rotorb | er einer sonstigen Störung abzuschalten. Die Ausstattung aller drei | Rotorblätter | mit unabhängigen Systemen zur Blattwinkelverstellung sorgt für Red | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| nstigen Störung abzuschalten. Die Ausstattung aller drei Rotorblätter mit unabhängigen Systemen zur Blattwinkelverstellung sorgt für Redundanz beim aerodynamischen Abbremsen der einzelnen Rotorblätter . 2.4 Nabe Die Nabe dient zur Verbindung der drei Rotorblätter mit der Hauptwelle. Die Nabe enthält außerdem das Blattverstellsystem und ist direkt an der Hauptwelle montiert. Der Zugang | ng sorgt für Redundanz beim aerodynamischen Abbremsen der einzelnen | Rotorblätter | . 2.4 Nabe Die Nabe dient zur Verbindung der drei Rotorblätter mit | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| blätter mit unabhängigen Systemen zur Blattwinkelverstellung sorgt für Redundanz beim aerodynamischen Abbremsen der einzelnen Rotorblätter. 2.4 Nabe Die Nabe dient zur Verbindung der drei Rotorblätter mit der Hauptwelle. Die Nabe enthält außerdem das Blattverstellsystem und ist direkt an der Hauptwelle montiert. Der Zugang zur Nabe zwecks Wartungsarbeiten erfolgt über eine der drei vo | elnen Rotorblätter. 2.4 Nabe Die Nabe dient zur Verbindung der drei | Rotorblätter | mit der Hauptwelle. Die Nabe enthält außerdem das Blattverstellsys | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| n gekühltes Hochdruckschmiersystem geschmiert und hat einen Filter zur Gewährleistung der Sauberkeit des Schmieröls. 2.6 Lager Das Lager der Blattverstellung gestattet die Verstellung der Rotorblätter um eine Verstellachse entlang der gesamten Blattspannweite. Das innen laufende Blattverstelllager verfügt über ein Blattantriebsgetriebe zur Blattverstellung. Das Hauptwellenlager besteh | Lager Das Lager der Blattverstellung gestattet die Verstellung der | Rotorblätter | um eine Verstellachse entlang der gesamten Blattspannweite. Das in | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| Radial- und Axiallasten. 2.7 Bremssystem Das Blattverstellsystem agiert als Hauptbremssystem für die WEA. Das Bremsen der WEA wird bei normalen Betriebsbedingungen durchgeführt, indem die Rotorblätter aus dem Wind in die Segelstellung gedreht werden. Es sind nur zwei in der Segelstellung stehende Rotorblätter erforderlich, um den Rotor sicher in seinen Leerlaufmodus zu fahren. Jedes R | r WEA wird bei normalen Betriebsbedingungen durchgeführt, indem die | Rotorblätter | aus dem Wind in die Segelstellung gedreht werden. Es sind nur zwei | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| Bremsen der WEA wird bei normalen Betriebsbedingungen durchgeführt, indem die Rotorblätter aus dem Wind in die Segelstellung gedreht werden. Es sind nur zwei in der Segelstellung stehende Rotorblätter erforderlich, um den Rotor sicher in seinen Leerlaufmodus zu fahren. Jedes Rotorblatt hat seine eigene Ersatzversorgung, um das Blatt bei einem Ausfall der Netzversorgung entsprechend an | lung gedreht werden. Es sind nur zwei in der Segelstellung stehende | Rotorblätter | erforderlich, um den Rotor sicher in seinen Leerlaufmodus zu fahre | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| sind oben auf dem Gehäuse des Maschinenhauses montiert. Der Zugang zu diesen Sensoren erfolgt über die Luke im Maschinenhaus. 2.14 Schutz vor Blitzschlag (gemäß IEC 61400-24 Level I) Die Rotorblätter sind mit Blitzableitern im Blatt ausgestattet. Die WEA ist geerdet und vor Blitzschlag geschützt. Blitzschläge sind jedoch eine unvorhersehbare Naturgewalt und es ist möglich, dass ein B | nhaus. 2.14 Schutz vor Blitzschlag (gemäß IEC 61400-24 Level I) Die | Rotorblätter | sind mit Blitzableitern im Blatt ausgestattet. Die WEA ist geerdet | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| se Volle Segelstellung Farbe der Außenkomponente RAL 7035 (lichtgrau) Reflexionsgrad/Glanzgrad Stahlrohrturm 30 - 60 Einheiten gemessen bei 60 ° nach DIN ISO 2813 Reflexionsgrad/Glanzgrad Rotorblätter , Maschinenhaus, Nabe 60 - 80 Glanzeinheiten gemessen bei 60 ° nach DIN ISO 2813 Reflexionsgrad/Glanzgrad Hybridturm 15-30 Glanzeinheiten gemessen bei 60 ° nach DIN ISO 2813 Tabelle 1: Te | heiten gemessen bei 60 ° nach DIN ISO 2813 Reflexionsgrad/Glanzgrad | Rotorblätter | , Maschinenhaus, Nabe 60 - 80 Glanzeinheiten gemessen bei 60 ° nach | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| ....................................................................................................................................................................................... 9 4 Rotorblätter .......................................................................................................................................................................................... | ............................................................... 9 4 | Rotorblätter | .................................................................. | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| r Nabe verwendet werden. Gewicht (kg) Gewicht (lbs) Länge (m) Länge (ft) Breite (m) Breite (ft) Höhe (m) Höhe (ft) Tabelle 7: Maße und Gewichte der Nabe für die 3.2-130 Konfigurationen 4 Rotorblätter Die Gewichte in diesem Abschnitt beziehen sich auf einzelne Rotorblätter mit Bolzen. Die Maße hingegen beziehen sich lediglich auf ein Rotorblatt alleine, ohne Bolzen. Gewicht Länge Größ | lle 7: Maße und Gewichte der Nabe für die 3.2-130 Konfigurationen 4 | Rotorblätter | Die Gewichte in diesem Abschnitt beziehen sich auf einzelne Rotorb | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| Breite (m) Breite (ft) Höhe (m) Höhe (ft) Tabelle 7: Maße und Gewichte der Nabe für die 3.2-130 Konfigurationen 4 Rotorblätter Die Gewichte in diesem Abschnitt beziehen sich auf einzelne Rotorblätter mit Bolzen. Die Maße hingegen beziehen sich lediglich auf ein Rotorblatt alleine, ohne Bolzen. Gewicht Länge Größte Profiltiefe Profiltiefe bei 0,9 x Rotordurchmesser Außendurchmesser de | blätter Die Gewichte in diesem Abschnitt beziehen sich auf einzelne | Rotorblätter | mit Bolzen. Die Maße hingegen beziehen sich lediglich auf ein Roto | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| und Gewichte eines einzelnen Rotorblattes 5 Maschinenhaus In diesem Abschnitt finden Sie die Maße und Gewichte für das Maschinenhaus und dessen interne Komponenten. Gewichte für Nabe und Rotorblätter sind nicht enthalten. Anlage Gewicht (kg) Gewicht (lbs) Länge (m) Länge (ft)) Breite (m)) Breite (ft) Höhe (m) Höhe (ft) Tabelle 9: Maße und Gewichte des Maschinenhauses 6 Komponenten i | Maschinenhaus und dessen interne Komponenten. Gewichte für Nabe und | Rotorblätter | sind nicht enthalten. Anlage Gewicht (kg) Gewicht (lbs) Länge (m) | GE Renewable Energy, General Electric Company | |
| llung 18 5.1 Hauptbestandteile von Windenergieanlagen 18 5.2 Metalle 19 5.3 Kunststoffe 23 6. Nutzung und Wartung 28 7. Entsorgung 33 8. Recycling 34 8.1 Beton 35 8.2 Metalle 35 8.3 Rotorblätter 37 8.4 Repowering 41 9. Bewertung der Ressourceneffizienz von Windenergieanlagen 44 10. Fazit 49 TEIL 2: Fachgespräch 50 11. Programm des Fachgesprächs „Ressourceneffizienz in der Win | 7. Entsorgung 33 8. Recycling 34 8.1 Beton 35 8.2 Metalle 35 8.3 | Rotorblätter | 37 8.4 Repowering 41 9. Bewertung der Ressourceneffizienz von Wi | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| pulationsdichte nach sich ziehen. Allerdings ist der Nachweis sehr schwierig. Ein Leistungsabfall und somit ein Einfluss auf die Energieeffizienz von Anlagen kann dann auftreten, wenn die Rotorblätter durch sehr viele tote Insekten stark verschmutzt sind (insect fouling). Bei der Errichtung von Offshore-Windparks sind zum Schutz der Biodiversität vor allem negative Einflüsse auf Meere | auf die Energieeffizienz von Anlagen kann dann auftreten, wenn die | Rotorblätter | durch sehr viele tote Insekten stark verschmutzt sind (insect foul | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| . Da es nur wenige Kräne gibt, mit denen Anlagen dieser Größe errichtet werden können, bestehen hier weitere Potenziale, die Logistikkette zu verbessern. Dazu gehört das Konzept teilbarer Rotorblätter , wie etwa im Enercon-Modell E-115, bei dem Außen- und Innenblatt erst an der Baustelle verschraubt werden, um die Transportlänge und somit den Aufwand bei der Anlieferung zu reduzieren.1 | die Logistikkette zu verbessern. Dazu gehört das Konzept teilbarer | Rotorblätter | , wie etwa im Enercon-Modell E-115, bei dem Außen- und Innenblatt e | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| stung erzielen zu können. 5.3 Kunststoffe In der Windenergiebranche spielen bei den Rotoren Kunststoffe die größte Rolle, die vornehmlich aus Faserverbundwerkstoffen bestehen. Die meisten Rotorblätter werden aus GFK gefertigt. Da die Rotordurchmesser bei steigender Leistung stetig größer werden, findet hier eine Substitution oder Verstärkung an hoch belasteten Abschnitten durch CFK st | , die vornehmlich aus Faserverbundwerkstoffen bestehen. Die meisten | Rotorblätter | werden aus GFK gefertigt. Da die Rotordurchmesser bei steigender L | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| fälligkeit erhöhen und die Lebensdauer dieser Komponenten verringern. In dem Projekt „Smart Blades“ entwickeln Forscher vom Fraunhofer IWES und dem Deutschen Zentrum für Luftund Raumfahrt Rotorblätter , die sich an den Punkten verwinden, an denen erhöhte Last entsteht. Auch bewegliche Vorflügel und Hinterkanten, die die lokale Strömung rasch beeinflussen können, spielen eine Rolle für | vom Fraunhofer IWES und dem Deutschen Zentrum für Luftund Raumfahrt | Rotorblätter | , die sich an den Punkten verwinden, an denen erhöhte Last entsteht | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ng Neben der Effizienzsteigerung in der Produktion kann auch ein gesteigerter Energieertrag wesentlich zur Ressourceneffizienz beitragen. Ein Ansatz dazu ist das aerodynamische Design der Rotorblätter . Das Unternehmen Spitzner Engineers GmbH hat festgestellt, dass Luftströmungen im Wurzelbereich das Rotorblatt „bremsen“. Mit einigen Modifikationen können Rotorblätter nachgerüstet und | izienz beitragen. Ein Ansatz dazu ist das aerodynamische Design der | Rotorblätter | . Das Unternehmen Spitzner Engineers GmbH hat festgestellt, dass Lu | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| amische Design der Rotorblätter. Das Unternehmen Spitzner Engineers GmbH hat festgestellt, dass Luftströmungen im Wurzelbereich das Rotorblatt „bremsen“. Mit einigen Modifikationen können Rotorblätter nachgerüstet und aerodynamisch optimiert werden. Dazu gehört unter anderem ein innenliegender Kanal, in dem durch Fliehkraft aus der Rotation ein Unterdruck entsteht und die Strömungen a | bereich das Rotorblatt „bremsen“. Mit einigen Modifikationen können | Rotorblätter | nachgerüstet und aerodynamisch optimiert werden. Dazu gehört unter | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| Defekts stillsteht. Optische Sensoren können gefährliche Lastspitzen identifizieren 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 Ro | m die Anlage vor dem Auftreffen von Starkwind den Anstellwinkel der | Rotorblätter | ändert. CMS sollten zudem aktiv in die Steuerung von Getriebe, Gen | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ch kann eine Gesamtanlage zu 80 bis 90 % recycelt werden75: Turm-Stahl und Kupfer finden Abnehmer, der Beton aus dem Turm kann zerkleinert und ebenfalls weiterverwendet werden. Sofern die Rotorblätter aus Kostengründen nicht eingelagert werden, können die Faserverbundstoffe aus Rotorblättern und Gondeln beispielsweise in Öfen der Zementproduktion energetisch verwertet werden. Ein Teil | m kann zerkleinert und ebenfalls weiterverwendet werden. Sofern die | Rotorblätter | aus Kostengründen nicht eingelagert werden, können die Faserverbun | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| den, können die Faserverbundstoffe aus Rotorblättern und Gondeln beispielsweise in Öfen der Zementproduktion energetisch verwertet werden. Ein Teil der übrigen Komponenten – z. B. intakte Rotorblätter – können als Ersatzteilvorrat dienen. Zwar hat sich seit Beginn der Windenergiegewinnung vor ca. 25 Jahren eine Recycling-Industrie entwickelt, aber es ist als problematisch anzusehen, d | verwertet werden. Ein Teil der übrigen Komponenten – z. B. intakte | Rotorblätter | – können als Ersatzteilvorrat dienen. Zwar hat sich seit Beginn de | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| en, das das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden entwickelt. Eine Reinheit von 99 % der recycelten Komponenten wird angestrebt. 8.3 Rotorblätter Rotorblätter werden hauptsächlich aus glasfaser- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK), Füllstoffen und wenigen Metallen hergestellt. Die Faserschichten werden mit Harz (meis | e Reinheit von 99 % der recycelten Komponenten wird angestrebt. 8.3 | Rotorblätter | Rotorblätter werden hauptsächlich aus glasfaser- und kohlefaserver | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| raunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden entwickelt. Eine Reinheit von 99 % der recycelten Komponenten wird angestrebt. 8.3 Rotorblätter Rotorblätter werden hauptsächlich aus glasfaser- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK), Füllstoffen und wenigen Metallen hergestellt. Die Faserschichten werden mit Harz (meist Epoxidharz) | n 99 % der recycelten Komponenten wird angestrebt. 8.3 Rotorblätter | Rotorblätter | werden hauptsächlich aus glasfaser- und kohlefaserverstärkten Kuns | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| asfaser- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen (GFK, CFK), Füllstoffen und wenigen Metallen hergestellt. Die Faserschichten werden mit Harz (meist Epoxidharz) verklebt. Seltener bestehen Rotorblätter aus Holz, Holz-Epoxid- oder Holz-Faser-Epoxid-Verbundwerkstoffen. Im Gegensatz zu Rotorblättern aus GFK und CFK können die in kleinen Anlagen verwendeten Blätter aus Holz besser recycelt | hten werden mit Harz (meist Epoxidharz) verklebt. Seltener bestehen | Rotorblätter | aus Holz, Holz-Epoxid- oder Holz-Faser-Epoxid-Verbundwerkstoffen. | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| tern pro Jahr entsorgt bzw. recycelt werden müssen, ohne dass zurzeit ein Verfahren zur Faser-Rückgewinnung im industriellen Maßstab existiert. Für eine lange Lebensdauer von WEA verfügen Rotorblätter aus Faserverbundstoffen durch Leichtbau und Wetterbeständigkeit über optimale Eigenschaften, allerdings stellt die umweltfreundliche und wirtschaftliche Entsorgung ein Problem dar. Aufgr | llen Maßstab existiert. Für eine lange Lebensdauer von WEA verfügen | Rotorblätter | aus Faserverbundstoffen durch Leichtbau und Wetterbeständigkeit üb | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ht werden, sofern diese nicht auf Zug belastet werden. Der Stand der Technik bei der Entsorgung von Rotorblattmaterial ist eine Kombination aus stofflicher und thermischer Verwertung. Die Rotorblätter werden vor Ort demontiert und vorzerkleinert, damit sie zur Aufbereitungsanlage transportiert werden können. Dort erfolgt eine Zerkleinerung in Stücke, die kleiner als 50 mm sind. Aus di | st eine Kombination aus stofflicher und thermischer Verwertung. Die | Rotorblätter | werden vor Ort demontiert und vorzerkleinert, damit sie zur Aufber | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| rstärkte Kunststoffe e.V (AKV) gewonnen. Eine elegantere Methode des Recyclings von Rotorblättern läge in der Rückgewinnung und Wiederverwendung der Fasern. Die meisten heute produzierten Rotorblätter haben einen Anteil von etwa 70 % GFK. CFK wird nur an Stellen verbaut, an denen eine Verstärkung erforderlich ist. Aufgrund des vergleichsweise niedrigen Materialpreises von Glasfasern e | ung und Wiederverwendung der Fasern. Die meisten heute produzierten | Rotorblätter | haben einen Anteil von etwa 70 % GFK. CFK wird nur an Stellen verb | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| lieben, wenn sie nicht durch ein Recycling zurückgewonnen würden. In Rotorblättern sind CFK-Fasern nicht gleichmäßig verteilt und noch in einem geringen Maße vorhanden. Zudem bestehen die Rotorblätter , die gegenwärtig zur Entsorgung anfallen, fast ausschließlich aus GFK, so dass ein Recycling der Carbonfasern heute noch nicht zwingend erforderlich bzw. möglich ist. Diese Situation wir | teilt und noch in einem geringen Maße vorhanden. Zudem bestehen die | Rotorblätter | , die gegenwärtig zur Entsorgung anfallen, fast ausschließlich aus | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| nd, werden entweder von den Herstellern nicht zur Verfügung gestellt oder liegen bei kleineren Herstellern möglicherweise überhaupt nicht vor. Werden Angaben, etwa zur Zusammensetzung der Rotorblätter , mitgeteilt, sagt das noch nichts über die genaue Produktionsweise oder Verteilung der Materialien innerhalb des Rotorblatts aus. Verständlicherweise haben Unternehmen ein Interesse dara | e überhaupt nicht vor. Werden Angaben, etwa zur Zusammensetzung der | Rotorblätter | , mitgeteilt, sagt das noch nichts über die genaue Produktionsweise | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| r verwendeten Seltenen Erden und der Trennbarkeit der verwendeten Materialien. Stand der Technik bei den Rotorblättern ist derzeit das CompoCycle-Verfahren, bei dem nach Zerkleinerung der Rotorblätter Metalle abgeschieden werden und der Faserverbund-Anteil als Ersatzbrennstoff und Rohstoffsubstitut der Zementherstellung beigefügt wird. Es existiert derzeit keine übergreifende Recyclin | st derzeit das CompoCycle-Verfahren, bei dem nach Zerkleinerung der | Rotorblätter | Metalle abgeschieden werden und der Faserverbund-Anteil als Ersatz | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| chrotts aus Gondeln dringend erforderlich, um die nach wie vor benötigten und verbauten Seltenen Erden zurückzugewinnen. Im Fokus der Entwicklung eines WEA-Recyclings stehen vorrangig die Rotorblätter , die zum größten Teil aus Glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) und zum geringeren Teil aus Carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) bestehen. Bis zum Jahr 2020 werden rund 20.000 Ton | Im Fokus der Entwicklung eines WEA-Recyclings stehen vorrangig die | Rotorblätter | , die zum größten Teil aus Glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ung für Siedlungsabfälle (TASi) seit 2005 nicht mehr deponiert, sondern müssen einer Verwertung zugeführt werden. Deshalb ist es beim Rückbau der Anlagen erforderlich, festzulegen, ob die Rotorblätter als Ersatzteile weiterverwendet werden sollen oder ob sie verwertet bzw. entsorgt werden müssen. Werden Anlagen nicht verkauft und Teile nicht weiter genutzt, werden an Land kleine WEA h | b ist es beim Rückbau der Anlagen erforderlich, festzulegen, ob die | Rotorblätter | als Ersatzteile weiterverwendet werden sollen oder ob sie verwerte | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| en sollen oder ob sie verwertet bzw. entsorgt werden müssen. Werden Anlagen nicht verkauft und Teile nicht weiter genutzt, werden an Land kleine WEA häufig schlicht umgebrochen, wobei die Rotorblätter brechen. Der entstehende GFK-Staub könnte die Ernte auf benachbarten Feldern mit Glasfaserstäuben belasten und sie dadurch unbrauchbar machen. Auch das Zerlegen der Rotorblätter vor Ort | t, werden an Land kleine WEA häufig schlicht umgebrochen, wobei die | Rotorblätter | brechen. Der entstehende GFK-Staub könnte die Ernte auf benachbart | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| wobei die Rotorblätter brechen. Der entstehende GFK-Staub könnte die Ernte auf benachbarten Feldern mit Glasfaserstäuben belasten und sie dadurch unbrauchbar machen. Auch das Zerlegen der Rotorblätter vor Ort erzeugt eine hohe Staubbelastung. Dagegen ist eine systematische Demontage durchaus möglich. Allerdings werden Abriss und Demontage ausgeschrieben und die Variante der umweltvert | belasten und sie dadurch unbrauchbar machen. Auch das Zerlegen der | Rotorblätter | vor Ort erzeugt eine hohe Staubbelastung. Dagegen ist eine systema | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| n. Ein Recycling der Faserverbund-Anteile aus Rotorblättern ist noch nicht in industriellem Maßstab möglich, lediglich die Firma CompoCycle® verwertet die Eisen- und Nichteisenmetalle der Rotorblätter stofflich. Aufgrund des Kohlenstoffanteils werden zerkleinerte Rotorblätter in der Regel in Müllverbrennungsanlagen oder Zementwerken zur Verbrennung beigemischt. Sobald deutlich größere | ie Firma CompoCycle® verwertet die Eisen- und Nichteisenmetalle der | Rotorblätter | stofflich. Aufgrund des Kohlenstoffanteils werden zerkleinerte Rot | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| n industriellem Maßstab möglich, lediglich die Firma CompoCycle® verwertet die Eisen- und Nichteisenmetalle der Rotorblätter stofflich. Aufgrund des Kohlenstoffanteils werden zerkleinerte Rotorblätter in der Regel in Müllverbrennungsanlagen oder Zementwerken zur Verbrennung beigemischt. Sobald deutlich größere Mengen zur Verbrennung anfallen, könnte es aber aufgrund des hohen GFK-Ante | tter stofflich. Aufgrund des Kohlenstoffanteils werden zerkleinerte | Rotorblätter | in der Regel in Müllverbrennungsanlagen oder Zementwerken zur Verb | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| e von Rotorblättern beschäftigen, um ausreichend lange Fasern zurückzugewinnen und diese einer neuen Nutzung zuführen zu können. Die meist nur den Herstellern bekannte Zusammensetzung der Rotorblätter erschwert ein Recycling. Zudem sind neue Glasfasern zurzeit sehr kostengünstig, so dass sich der Einsatz eines so energieintensiven Verfahrens wie der Pyrolyse von GFK derzeit nicht lohn | können. Die meist nur den Herstellern bekannte Zusammensetzung der | Rotorblätter | erschwert ein Recycling. Zudem sind neue Glasfasern zurzeit sehr k | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| wird zum Schutz vor Unterspülung von Schüttsteinen auf Buschmatten umgeben) vollständig im Meeresboden verankert ist, dort verbleibt. Auch kann davon ausgegangen werden, dass ein Teil der Rotorblätter nicht sachgerecht entsorgt wird und im Meer verbleibt. Das Recycling und die Entsorgung von WEA werden in den Fällen aus Deutschland heraus verlagert, wenn alte, aber noch betriebsfähige | rt verbleibt. Auch kann davon ausgegangen werden, dass ein Teil der | Rotorblätter | nicht sachgerecht entsorgt wird und im Meer verbleibt. Das Recycli | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| gleichwertig IEC IIIA / DIBt 2 3 Funktionsweise Windenergieanlagen wandeln die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um. Dies geschieht über die aerodynamischen Profile der Rotorblätter , die durch die anströ- mende Luft in eine Drehbewegung versetzt werden. Der somit erzeugte Auftrieb wird in ein Drehmoment und in die Drehzahl zum Antrieb des Synchrongenerators mit Perm | che Energie um. Dies geschieht über die aerodynamischen Profile der | Rotorblätter | , die durch die anströ- mende Luft in eine Drehbewegung versetzt we | VENSYS Energy AG | |
| messgeräte und Flugbefeuerung 5 Rotor und Rotorblattverstellsystem Alle VENSYS-Windenergieanlagen verfügen über einen Dreiblattrotor mit aktiver Rotorblattverstellung (Elektro-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 (si | eiblattrotor mit aktiver Rotorblattverstellung (Elektro-Pitch). Die | Rotorblätter | bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Die Rotorblätt | VENSYS Energy AG | |
| le VENSYS-Windenergieanlagen verfügen über einen Dreiblattrotor mit aktiver Rotorblattverstellung (Elektro-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 | otorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Die | Rotorblätter | werden über Drehkranzlager mit der Rotornabe verschraubt. Die Lage | VENSYS Energy AG | |
| rden 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 eine Überlastung der Anlage zu vermeiden. Das System ist dr | bschnitt Generator). Mit Hilfe der Rotorblattverstellung werden die | Rotorblätter | entsprechend der Windgeschwindigkeit automatisch um die Längsachse | VENSYS Energy AG | |
| otokolle und Angabe zum Betriebsstand der Windenergieanlage abgefragt werden. 7 Sicherheitstechnik Als Bremssystem der Windenergieanlage dienen die drei unabhängig voneinander steuerbaren Rotorblätter . Diese können mit Hilfe von jeweils einem Blattverstellmotor pro Rotorblatt im gesamten Arbeitsbereich gedreht werden. Jeder Blattverstellantrieb ist mit einer separaten Notenergieversor | indenergieanlage dienen die drei unabhängig voneinander steuerbaren | Rotorblätter | . Diese können mit Hilfe von jeweils einem Blattverstellmotor pro R | VENSYS Energy AG | |
| rden. Jeder Blattverstellantrieb ist mit einer separaten Notenergieversorgungseinheit in Form einer Kondensatorbank ausgestattet. Sollte das öffentliche Stromnetz ausfallen, so werden die Rotorblätter mit Hilfe der in den Kondensatorbänken gespeicherten Energie in wenigen Sekunden in Fahnenstellung gebracht und die Windenergieanlage damit sicher abgebremst. Im Falle von Wartungsarbeit | estattet. Sollte das öffentliche Stromnetz ausfallen, so werden die | Rotorblätter | mit Hilfe der in den Kondensatorbänken gespeicherten Energie in we | VENSYS Energy AG | |
| ,1 m/s Abschaltwindgeschwindigkeit 25 m/s Überlebenswindgeschwindigkeit 52,5 m/s Betriebstemperatur -20°C bis +40°C Rotor Durchmesser 99,8 m überstrichene Rotorkreisfläche 7.823 m² Anzahl Rotorblätter 3 Drehrichtung Uhrzeigersinn Blatttyp LM 48.8 oder gleichwertig Drehzahl (variabel) 6,5 - 14,5 U/min Leistungsregelung Pitch Bremsen Einzelblattverstellung, dreifach redundant Turm Naben | r Durchmesser 99,8 m überstrichene Rotorkreisfläche 7.823 m² Anzahl | Rotorblätter | 3 Drehrichtung Uhrzeigersinn Blatttyp LM 48.8 oder gleichwertig Dr | VENSYS Energy AG | |
| nde Fortschritt dieser historischen abendländischen Windmühlen besteht nicht in der meist horizontalen Orientierung der Rotorachse, sondern in der höheren Strömungsgeschwindigkeit an den Rotorblättern und dem Antrieb durch die aerodynamische Auftriebskraft senkrecht zur Strömungsrichtung. Bei einem in der Strömung gewissermaßen mitschwimmenden Widerstandsläufer ist die Relativgeschwi | Rotorachse, sondern in der höheren Strömungsgeschwindigkeit an den | Rotorblättern | und dem Antrieb durch die aerodynamische Auftriebskraft senkrecht | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| Die bekanntesten Formen dieser Arbeitsmaschinen waren die vierblättrige Holländer-Windmühle und die zum Pumpen von Wasser eingesetzte langsam laufende „Westernmill“ mit zwanzig und mehr Rotorblättern – die erste industriell in großen Stückzahlen hergestellte Windkraftanlage, die zudem für den automatischen Betrieb ohne menschliche Bedienung durch einen Müller auskam. Ein robustes Re | er eingesetzte langsam laufende „Westernmill“ mit zwanzig und mehr | Rotorblättern | – die erste industriell in großen Stückzahlen hergestellte Windkr | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| denergieanlagen. Ausgehend von Rotordurchmessern von 15 bis 20 Meter wuchsen die Anlagen evolutionär in ihrer Größe und technischen Komplexität. Dabei setzte sich die Verwendung von drei Rotorblättern aus strukturdynamischen, akustischen und ästhetischen Gründen durch. 2. Von netzgebundenen zu netzstützenden Windenergieanlagen Auch wenn sich die äußere Form von Windenergieanlagen in | technischen Komplexität. Dabei setzte sich die Verwendung von drei | Rotorblättern | aus strukturdynamischen, akustischen und ästhetischen Gründen dur | Universität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010 | |
| n würden. Der Entwicklungsschritt zu den neuen Großanlagen war mit einer überproportionalen Zunahme des Anlagengewichts und dadurch notwendiger massiverer Turmbauwerke verbunden. Bei den Rotorblättern wurde intensiv an Aerodynamik und Steifigkeit gearbeitet. Schließlich verfügten die neuen Anlagen über einen größeren Rotordurchmesser und sollten bevorzugt in Starkwindgebieten, wie z. | und dadurch notwendiger massiverer Turmbauwerke verbunden. Bei den | Rotorblättern | wurde intensiv an Aerodynamik und Steifigkeit gearbeitet. Schließ | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| re Bauweise, eine höhere Leistungsdichte und eine Reduzierung der bewegten Teile auszeichnen. Im Hinblick auf das Einsatzgebiet Offshore wurden auch die Kühlkonzepte modifiziert. Bei den Rotorblättern greifen immer mehr Hersteller auf kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) anstelle von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) entweder für zentrale Bauteile oder sogar für das komplette | zgebiet Offshore wurden auch die Kühlkonzepte modifiziert. Bei den | Rotorblättern | greifen immer mehr Hersteller auf kohlefaserverstärkte Kunststoff | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| hrieben. Anzahl und Drehrichtung der Rotoren Aufgrund der bestehenden Windenergieanlagen sowie der am Markt gängigen Anlagensysteme, werden für die neuen Windenergieanlagen Anlagen mit 3 Rotorblättern vorgeschrieben. Hierdurch wird ein einheitliches Gesamtbild erzeugt, das für den Betrachter allgemein nicht so störend wirkt, wie es bei unterschiedlichen Anlagen der Fall ist. Das Glei | agensysteme, werden für die neuen Windenergieanlagen Anlagen mit 3 | Rotorblättern | vorgeschrieben. Hierdurch wird ein einheitliches Gesamtbild erzeu | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| ben verwendet werden. 6.3 Außengestalt der zulässigen Windenergieanlagen Zur einheitlichen Gestaltung des Windparks wird festgelegt, dass die zulässigen Windenergieanlagen mit genau drei Rotorblättern auszustatten sind, die Drehrichtung jeder Anlage im Uhrzeigersinn erfolgen muss und die Trägertürme der Windenergieanlagen einen geschlossenen, runden Trägerturm aus Stahlbeton oder Sta | festgelegt, dass die zulässigen Windenergieanlagen mit genau drei | Rotorblättern | auszustatten sind, die Drehrichtung jeder Anlage im Uhrzeigersinn | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| twerten zu begrenzen. 8.4 Weitere Emissionsformen Je nach Beschichtung der Rotorblätter kann es zu Belästigungen durch Lichtreflexion kommen. Dabei wird das direkte Sonnenlicht so an den Rotorblättern gespiegelt, dass es als „Flackerlicht“ am Immissionsort belästigend wirkt. In der Vergangenheit war dieser Effekt bei hochglänzenden Rotoroberflächen aufgetreten. Diese Oberflächengesta | ichtreflexion kommen. Dabei wird das direkte Sonnenlicht so an den | Rotorblättern | gespiegelt, dass es als „Flackerlicht“ am Immissionsort belästige | Samtgemeinde Thedinghausen | |
| ieanlagen mittels Abschaltmodulen zu erreichen, so dass die Anlagen zeitweise abgeschaltet werden können. 6.6.3 Reflexionen In Bezug auf den Menschen können Lichtreflexionen, die von den Rotorblättern ausgehen, einen so genannten Disko-Effekt verursachen. Dieser Disko-Effekt, periodische Lichtreflexionen an den WEA, ist bei den Anlagen, die dem heutigen Stand der Technik entsprechen, | nen In Bezug auf den Menschen können Lichtreflexionen, die von den | Rotorblättern | ausgehen, einen so genannten Disko-Effekt verursachen. Dieser Dis | VDH Projektmanagement GmbH | |
| rich nicht relevant. Zur Vermeidung von Lichtreflexionen sind bei den WEA die Rotorblätter sowie das Gehäuse der Maschine mit einem matten Grauton beschichtet. 6.6.4 Eiswurf Eisansatz an Rotorblättern von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhten Gefährdung der Umgebung führen. Es können verschiedene Maßnahme ergriffen werden, um diese Gefährdung zu reduzieren. D | e mit einem matten Grauton beschichtet. 6.6.4 Eiswurf Eisansatz an | Rotorblättern | von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhte | VDH Projektmanagement GmbH | |
| liche Steigerung der Effizienz bei kleinen Windkraftanlagen erreicht werden kann. Das gelungene Beispiel der innovativen Windkraftanlage H180 zeigt, daß mit gutem Design und hochwertigen Rotorblättern größere Leistungsbeiwerte cp(el) erzielbar sind. Dieser im Windkanal nachgewiesene Leistungsbeiwert ist deutlich größer, als bei allen vergleichbaren Kleinwindkraftanlagen. Die Kleinwin | Windkraftanlage H180 zeigt, daß mit gutem Design und hochwertigen | Rotorblättern | größere Leistungsbeiwerte cp(el) erzielbar sind. Dieser im Windka | DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006 | |
| gegewicht und die präzise Fertigung der Bauteile. Windkraftanlage H180, Leeläufer mit automatischer Windnachführung, 1,0 kW Nennleistung, Durchmesser 1,80 m mit aerodynamisch optimierten Rotorblättern (Patent angemeldet). | kW Nennleistung, Durchmesser 1,80 m mit aerodynamisch optimierten | Rotorblättern | (Patent angemeldet). | DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006 | |
| u optimieren. Die gewählten Modifikationen sind direkt vor Ort im Rahmen von Reparaturarbeiten implementierbar, mit entsprechender Kostenersparnis im Vergleich zu Abbau und Remontage von Rotorblättern . Damit bietet sich Betreibern älterer Windenergieanlagen ein Anreiz zur Optimierung ihrer Anlagen, die durch ihre verbesserte Effizienz wiederum den individuellen Beitrag zum Klimaschut | prechender Kostenersparnis im Vergleich zu Abbau und Remontage von | Rotorblättern | . Damit bietet sich Betreibern älterer Windenergieanlagen ein Anre | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| S 1 ÜBER DIE ZEIT BEI 8 M/S 44 ABBILDUNG 11: ERLÄUTERUNG ZU IN- PLANE AND OUT- OF -PLANE LASTEN 45 ABBILDUNG 12: VERGLEICH DER LEISTUNGSKENNLINIEN MIT ANDEREN 1.5 MW ANLAGEN MIT GLEICHEN ROTORBLÄTTERN 46 ABBILDUNG 13: VERGLEICH DES ROTORLEISTUNGSBEIWERTES CP MIT ANDEREN 1.5 MW ANLAGEN 47 ABBILDUNG 14: CP – Λ – DIAGRAMM 47 ABBILDUNG 15: DAS VERMESSENE ROTORBLATT 37.3P DER FIRMA LM 59 | CH DER LEISTUNGSKENNLINIEN MIT ANDEREN 1.5 MW ANLAGEN MIT GLEICHEN | ROTORBLÄTTERN | 46 ABBILDUNG 13: VERGLEICH DES ROTORLEISTUNGSBEIWERTES CP MIT AND | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| er Flugzeuge bildete. Auch in der Windenergie fanden sie vor allem in den frühen Jahren flächendeckend Anwendung und werden teilweise immer noch benutzt. Zwar sind die Ergebnisse die mit Rotorblättern die auf NACA-Profilen beruhen erzielt werden nicht generell schlecht, allerdings gibt es ein deutliches Optimierungspotenzial. Diese Optimierung wurde lange Zeit vernachlässigt. So komm | den teilweise immer noch benutzt. Zwar sind die Ergebnisse die mit | Rotorblättern | die auf NACA-Profilen beruhen erzielt werden nicht generell schle | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| im Bereich von über 10% möglich sind. Da es sich dabei nur um theoretische Simulationen handelt, wird weiterhin davon ausgegangen, dass durch die im Projekt angestrebten Optimierungen an Rotorblättern pro Windenergieanlage Ertragssteigerungen von etwa 5 % erreicht werden können. Anfang 2009 waren in Deutschland 9.532 Windenergieanlagen mit einer Leistung zwischen 1,5 und 3 MW in Betr | sgegangen, dass durch die im Projekt angestrebten Optimierungen an | Rotorblättern | pro Windenergieanlage Ertragssteigerungen von etwa 5 % erreicht w | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| MW-Klasse typische und verbreitete Rotorblattprofilfamilie gewählt. Die Wahl fiel auf die Blattserie LM 37.3p des dänischen Herstellers LM. Momentan werden drei Generationen von LM 37.3p Rotorblättern eingesetzt. Die Reihennamen lauten 37.3p, -p2 und -p3. Bei jeder Serie hat sich die Struktur geändert, die Außengeometrie aber ist gleichgeblieben. Bis April 2012 wurden allein von den | hen Herstellers LM. Momentan werden drei Generationen von LM 37.3p | Rotorblättern | eingesetzt. Die Reihennamen lauten 37.3p, -p2 und -p3. Bei jeder | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| setzt. Die Reihennamen lauten 37.3p, -p2 und -p3. Bei jeder Serie hat sich die Struktur geändert, die Außengeometrie aber ist gleichgeblieben. Bis April 2012 wurden allein von den 37.3p2 Rotorblättern rund 20.000 Stück produziert [LM12]. Zusammenfassend lassen sich folgende Forschungsfragen formulieren, die im Rahmen des Projektes beantwortet werden sollen: - Welche Modifizierungen k | r ist gleichgeblieben. Bis April 2012 wurden allein von den 37.3p2 | Rotorblättern | rund 20.000 Stück produziert [LM12]. Zusammenfassend lassen sich | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| .000 Stück produziert [LM12]. Zusammenfassend lassen sich folgende Forschungsfragen formulieren, die im Rahmen des Projektes beantwortet werden sollen: - Welche Modifizierungen können an Rotorblättern vorgenommen werden, um den Energieertrag spürbar zu verbessern? - Haben derartige Modifizierungen Einfluss auf die Festigkeit der Rotorblattprofile? - Gibt es eindeutige Optimierungsmög | ktes beantwortet werden sollen: - Welche Modifizierungen können an | Rotorblättern | vorgenommen werden, um den Energieertrag spürbar zu verbessern? - | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ngte Abweichungen von der Sollgeometrie gleich mit zu berücksichtigen. Unter Sollgeometrie wird die Rotorblattform ohne jegliche Abweichungen von der Design-Geometrie verstanden. Auf den Rotorblättern dieser Profilreihe sind bereits standardmäßig aerodynamische Hilfsmittel vorhanden. Diese sind: - Vortex-Generatoren - Zackenband - Gurney-Flaps bzw. Flaps Die genaue Anzahl und Positio | jegliche Abweichungen von der Design-Geometrie verstanden. Auf den | Rotorblättern | dieser Profilreihe sind bereits standardmäßig aerodynamische Hilf | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| der nicht bestätigt. Die strukturellen Daten sind somit derzeit noch nicht vorhanden. Dies ist allerdings auch nicht unbedingt notwendig – wie andere Projekte zur Leistungsoptimierung an Rotorblättern gezeigt haben – so lange nachgewiesen werden kann, dass die Lasten des modifizierten Rotorblattes bei Nennleistung unter den im Typenzertifikat festgelegten Grenzlasten bleiben. Gegeben | edingt notwendig – wie andere Projekte zur Leistungsoptimierung an | Rotorblättern | gezeigt haben – so lange nachgewiesen werden kann, dass die Laste | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| inatensystem ab. Damit ermöglichten sie noch keine direkte Erstellung von Windkanal-Modellen. Für die Windkanalmessungen wurden sogenannte 2D-Modelle benötigt, die im Gegensatz zu realen Rotorblättern weder Verwindungen (twist) noch eine Vorbeugung (pre-bend) aufweisen. Die gewonnenen Messdaten aus den zwei Messlasern und damit von zwei Ebenen pro Schnitt erlaubten allerdings die Rüc | wurden sogenannte 2D-Modelle benötigt, die im Gegensatz zu realen | Rotorblättern | weder Verwindungen (twist) noch eine Vorbeugung (pre-bend) aufwei | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| iner tragenden Struktur aus Stahl hergestellt. Die Außenhülle besteht aus Gelcoat-beschichtetem GFK. Damit sind die Oberflächeneigenschaften der Modelle vergleichbar mit denen von realen Rotorblättern . Vermessung des aerodynamischen Ist-Zustandes im Windkanal Bremerhaven Die aerodynamische Vermessung des Ist-Zustandes der Modelle erfolgte in einer längerfristigen Messkampagne im Wind | flächeneigenschaften der Modelle vergleichbar mit denen von realen | Rotorblättern | . Vermessung des aerodynamischen Ist-Zustandes im Windkanal Bremer | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| S1 und S2 die Vortex-Generatoren montiert (s. Tabelle 6) und vermessen. Anschließend wurden die Schnitte S3 und S4 mit Gurney-Flap vermessen. Um den Einfluss von Verschmutzungen auf den Rotorblättern auf ihre aerodynamischen Eigenschaften abschätzen zu können, wurde auf alle fertig konfigurierten Schnitte (also die Schnitte im Originalzustand mit den Add-ons) dünnes Zackenband aufge | Gurney-Flap vermessen. Um den Einfluss von Verschmutzungen auf den | Rotorblättern | auf ihre aerodynamischen Eigenschaften abschätzen zu können, wurd | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| n zur Reduktion von Geräuschemissionen entworfen. Maßnahmen zur aerodynamischen Optimierung Schon vor Projektbeginn bestanden einige Vorüberlegungen für mögliche Optimierungsmaßnahmen an Rotorblättern , die auch im Antrag aufgeführt wurden. Nicht alle wurden auch im Projekt wieder aufgegriffen. Im Folgenden wird beschrieben, welche Verfahren erwogen wurden und welche tatsächlich näher | anden einige Vorüberlegungen für mögliche Optimierungsmaßnahmen an | Rotorblättern | , die auch im Antrag aufgeführt wurden. Nicht alle wurden auch im | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| Zertifizierung nach IEC-61400 Norm. AP 5 – Prüfung der Maßnahmen auf Umsetzbarkeit Inhalt des Arbeitspaketes war es, die Auswirkungen der geplanten aerodynamischen Modifikationen an den Rotorblättern auf die strukturellen Belastungen des Rotorblattes zu überprüfen. Das Ergebnis sollte eine Bewertung der Effizienz der Modifikationen erlauben und darüber hinaus darstellen, ob diese zu | e Auswirkungen der geplanten aerodynamischen Modifikationen an den | Rotorblättern | auf die strukturellen Belastungen des Rotorblattes zu überprüfen. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| gebnis sollte eine Bewertung der Effizienz der Modifikationen erlauben und darüber hinaus darstellen, ob diese zu einer lokalen und globalen Erhöhung der strukturellen Belastungen an den Rotorblättern , der Anlage oder der Tragstruktur im Anlagenbetrieb führen. Diese Informationen bilden eine der Grundlagen für eine Bewertung der Zertifizierungsfähigkeit, respektive der Einhaltung des | lokalen und globalen Erhöhung der strukturellen Belastungen an den | Rotorblättern | , der Anlage oder der Tragstruktur im Anlagenbetrieb führen. Diese | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| gsmodells und erlaubt nicht den absoluten Vergleich mit den gemessenen Daten der Referenzanlagen. Abbildung 12: Vergleich der Leistungskennlinien mit anderen 1.5 MW Anlagen mit gleichen Rotorblättern . Elektrische Leistung [MW] Windgeschwindigkeit [m/s] Der Rotorleistungsbeiwert CP beschreibt in diesem Fall das Verhältnis zwischen der von der WEA gelieferten Leistung und der Leistung | ch der Leistungskennlinien mit anderen 1.5 MW Anlagen mit gleichen | Rotorblättern | . Elektrische Leistung [MW] Windgeschwindigkeit [m/s] Der Rotorlei | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| diesem Fall sind die von BLADED simulierten Rotorleistungsbeiwerte gleich oder niedriger als die Referenzen. (Drei Windenergieanlagen mit 77m Rotordurchmesser und installierten LM 37.3p Rotorblättern von den Herstellern Nordex, Fuhrländer und Repower), s. Anhang. Abbildung 13: Vergleich des Rotorleistungsbeiwertes CP mit anderen 1.5 MW Anlagen Das Cp – λ – Diagramm ist eine grundle | energieanlagen mit 77m Rotordurchmesser und installierten LM 37.3p | Rotorblättern | von den Herstellern Nordex, Fuhrländer und Repower), s. Anhang. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ertifizierung analysiert und ausgewertet werden können. Für die verwendeten Datenblätter der Referenzanlagen (drei Windenergieanlagen mit 77m Rotordurchmessen und installierten LM 37.3p Rotorblättern von den Herstellern Nordex, Fuhrländer und Repower), s. Anhang. Bewertung der Ergebnisse des Gesamtprojekts im Hinblick auf die ursprüngliche Zielsetzung Ziel des Projektes war es, zu | energieanlagen mit 77m Rotordurchmessen und installierten LM 37.3p | Rotorblättern | von den Herstellern Nordex, Fuhrländer und Repower), s. Anhang. | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| nd ein verbessertes Profil eines Rotorblattes erarbeitet werden, das höhere Erträge ermöglicht. Folgende Forschungsfragen wurden im Vorfeld formuliert: • Welche Modifizierungen können an Rotorblättern vorgenommen werden, um den Energieertrag spürbar zu verbessern? • Haben derartige Modifizierungen Einfluss auf die Festigkeit der Rotorblattprofile? • Gibt es eindeutige Optimierungsmög | n wurden im Vorfeld formuliert: • Welche Modifizierungen können an | Rotorblättern | vorgenommen werden, um den Energieertrag spürbar zu verbessern? • | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| rauchten WEA umsetzen lassen? Nach Abschluss der ersten Projektphase lassen sich diese Fragen wie folgt beantworten: Die erste Phase hat gezeigt, dass eine aerodynamische Optimierung von Rotorblättern speziell im Blattinnenbereich sinnvoll und möglich ist. Dabei hat sich der Einsatz von aerodynamischen Hilfsmitteln sowohl in wirtschaftlicher als auch in technischer Hinsicht als am er | erste Phase hat gezeigt, dass eine aerodynamische Optimierung von | Rotorblättern | speziell im Blattinnenbereich sinnvoll und möglich ist. Dabei hat | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ologisch sinnvoll, die bestehenden Rotorblätter so lange wie möglich zu nutzen. Die Montage ist mittels einer gängigen Arbeitsbühne im Rahmen von Reinigungs- oder Wartungsarbeiten an den Rotorblättern möglich. Die teuren Kosten für Kran und Transport entfallen somit (für konkrete Zahlen, vgl. AP 5). Dadurch bleibt das Verfahren ohne Demontage der Rotorblätter im Verhältnis relativ ko | rbeitsbühne im Rahmen von Reinigungs- oder Wartungsarbeiten an den | Rotorblättern | möglich. Die teuren Kosten für Kran und Transport entfallen somit | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| ierungen notwendig sind. Die Entscheidung mit aerodynamischen Add-Ons zu arbeiten hat sich als gut herausgestellt. Die Produktion der Hilfsmittel ist im Vergleich zur Fertigung von neuen Rotorblättern sehr kosten- und materialsparend. Die gewählten Modifikationen sind direkt vor Ort im Rahmen von Reparaturarbeiten implementierbar, mit entsprechender Kostenersparnis im Vergleich zu Ab | roduktion der Hilfsmittel ist im Vergleich zur Fertigung von neuen | Rotorblättern | sehr kosten- und materialsparend. Die gewählten Modifikationen si | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| erialsparend. Die gewählten Modifikationen sind direkt vor Ort im Rahmen von Reparaturarbeiten implementierbar, mit entsprechender Kostenersparnis im Vergleich zu Abbau und Remontage von Rotorblättern . Damit bietet sich Betreibern älterer Windenergieanlagen ein Anreiz zur Optimierung ihrer Anlagen, die durch ihre verbesserte Effizienz wiederum den individuellen Beitrag zum Klimaschut | prechender Kostenersparnis im Vergleich zu Abbau und Remontage von | Rotorblättern | . Damit bietet sich Betreibern älterer Windenergieanlagen ein Anre | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| 2, Varel, 2012. [Sch09] SCHNEEMANN, J.: Diplomarbeit: Auftriebsmessungen in turbulenter Umgebung, Oldenburg, 2009. [Sou11] SOUZA-HEINZELMANN, B.: Dissertation: Strömungsbeeinflussung bei Rotorblättern von Windenergieanlagen mit Schwerpunkt auf Grenzschichtabsaugung, Berlin 2011. [TAU09] TAU Users Guide, Release 2009.1.0, 2009. Anhänge Tabellen (Referenzen im Text) Sehnenlänge c, Int | 1] SOUZA-HEINZELMANN, B.: Dissertation: Strömungsbeeinflussung bei | Rotorblättern | von Windenergieanlagen mit Schwerpunkt auf Grenzschichtabsaugung, | Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH | |
| uenz kann mit Hilfe einer optischen Messung bestimmt werden, die die Lichtimpulse zählt, die entstehen, wenn ein Lichtstrahl durch den Rotor zur Linse des Messgerätes geführt und von den Rotorblättern unterbrochen wird. Die Messgeräte geben meistens die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) an. Die Umrechnung in die Kreisfrequenz erfolgt nach der Formel: Die Messung des Drehmome | rahl durch den Rotor zur Linse des Messgerätes geführt und von den | Rotorblättern | unterbrochen wird. Die Messgeräte geben meistens die Drehzahl in | Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| wird der sogenannte Disco-Effekt als Belästigung empfunden. Durch die Verwendung spezieller Farbanstriche der Rotorblätter wird dieser Effekt, der durch wechselnde Lichtreflektion an den Rotorblättern entsteht, vermieden. Wegen einer möglichen Beeinträchtigung des denkmalgeschützten Schlosses Hämelschenburg wird auf die Bedingung unter Nr. II.2.2.2 Nr. 1verwiesen. Die negativen Auswi | er wird dieser Effekt, der durch wechselnde Lichtreflektion an den | Rotorblättern | entsteht, vermieden. Wegen einer möglichen Beeinträchtigung des d | Landkreis Hameln-Pyrmont | |
| k anzuhalten. Allerdings stehen in der Regel im „Schattenbereich“ von Windparks keine Wohngebäude. Im Gegensatz zum Schattenwurf spielt der sogenannte „Diskoeffekt“ – Lichtreflexe an den Rotorblättern – heute keine Rolle mehr, denn schon lange werden die Rotorflächen mit matten, nicht reflektierenden Farben gestrichen. S Sicherheit von Windenergieanlagen. Windenergieanlagen sind heu | ttenwurf spielt der sogenannte „Diskoeffekt“ – Lichtreflexe an den | Rotorblättern | – heute keine Rolle mehr, denn schon lange werden die Rotorfläche | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| anische Energie umwandeln. Moderne Anlagen erreichen heute einen Wirkungsgrad von 45 bis knapp 50 Prozent. Für die Leistung, die dem Wind entzogen werden kann, ist maßgeblich die von den Rotorblättern überstrichene Fläche bzw. spezielle Bauart der Rotorblätter sowie die Windgeschwindigkeit von Bedeutung. Gerade die Windgeschwindigkeit ist für den Ertrag einer Anlage entscheidend, da | ung, die dem Wind entzogen werden kann, ist maßgeblich die von den | Rotorblättern | überstrichene Fläche bzw. spezielle Bauart der Rotorblätter sowie | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| hindert werden kann (z.B. Rotorblattheizung). Dieses Gutachten muss auch eine Stellungnahme zur Gefährdung bei abgeschalteter Windenergieanlage enthalten. Im Aufenthaltsbereich unter den Rotorblättern einer Windenergieanlage, mit technischen Einrichtungen zur Außerbetriebnahme des Rotors bei Eisansatz, ist durch Hinweisschilder auf die verbleibende Gefährdung durch Eisabfall bei Roto | teter Windenergieanlage enthalten. Im Aufenthaltsbereich unter den | Rotorblättern | einer Windenergieanlage, mit technischen Einrichtungen zur Außerb | Baden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft | |
| g haben ebenfalls einen erweiterten Betriebsbereich und sind bis zu einer Außentemperatur von 45 Grad Celsius verfügbar. Das Rotorblatt-Eisdetektionssystem erkennt die Eisbildung auf den Rotorblättern und schaltet die Windenergieanlage automatisch ab, um Eiswurf zu vermeiden. Durch das innovative Messprinzip direkt an den Rotorblättern erkennt das System auch im Stillstand schnell un | Das Rotorblatt-Eisdetektionssystem erkennt die Eisbildung auf den | Rotorblättern | und schaltet die Windenergieanlage automatisch ab, um Eiswurf zu | Nordex | |
| isdetektionssystem erkennt die Eisbildung auf den Rotorblättern und schaltet die Windenergieanlage automatisch ab, um Eiswurf zu vermeiden. Durch das innovative Messprinzip direkt an den Rotorblättern erkennt das System auch im Stillstand schnell und präzise relevante Vereisungen und kann dadurch bei Eisfreiheit die Turbine automatisch wieder freigeben. Service – einfach, schnell und | swurf zu vermeiden. Durch das innovative Messprinzip direkt an den | Rotorblättern | erkennt das System auch im Stillstand schnell und präzise relevan | Nordex | |
| mponenten allen Qualitätskriterien entsprechen und somit ein hochwertiges, ausgereiftes Produkt in Serie geht. Qualitätsgesichertes Rotorblatt Insbesondere bei den bis zu 58 Meter langen Rotorblättern stellt Nordex hohe Anforderungen an das Material. Durch automatisierte Fertigungsverfahren und die Überwachung des gesamten Herstellungsprozesses mithilfe moderner Mess- und Prüfmethode | gesichertes Rotorblatt Insbesondere bei den bis zu 58 Meter langen | Rotorblättern | stellt Nordex hohe Anforderungen an das Material. Durch automatis | Nordex | |
| rne Windenergieanlagen wesentlich effizienter Strom als frühere Anlagengenerationen. Die Hersteller bieten auf dem deutschen Markt praktisch nur noch Windenergieanlagen mit verstellbaren Rotorblättern und variabler Drehzahl an. Anders als bei vielen Anlagen der 600 kW-Klasse kann damit vor allem bei geringen Windgeschwindigkeiten eine optimierte Energieeinspeisung erreicht werden. Di | chen Markt praktisch nur noch Windenergieanlagen mit verstellbaren | Rotorblättern | und variabler Drehzahl an. Anders als bei vielen Anlagen der 600 | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| g erreicht werden. Die Steigerung der Nennleistung einer Windenergieanlage ist nur bei einer Vergrößerung der sogenannten „Rotorkreisfläche“ möglich. Die Rotorkreisfläche ist die von den Rotorblättern überstrichene Fläche, auf der die Windenergie „geerntet“ wird. Der Einsatz großer Rotorblätter erfordert andererseits hohe Türme, damit ein ausreichender Abstand der Blattspitzen zur Ge | n „Rotorkreisfläche“ möglich. Die Rotorkreisfläche ist die von den | Rotorblättern | überstrichene Fläche, auf der die Windenergie „geerntet“ wird. De | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| trags der neu entwickelten Windenergieanlagen. Eine erhebliche Verbesserung der Situation wurde dadurch erreicht, dass heute praktisch nur noch drehzahlvariable Anlagen mit verstellbaren Rotorblättern eingesetzt werden. Vor dem Hintergrund der technologischen Fortschritte erfolgte zwischenzeitlich auch eine Anpassung der immissionsschutzrechtlichen Standards. Bewertungsmaßstab ist he | eute praktisch nur noch drehzahlvariable Anlagen mit verstellbaren | Rotorblättern | eingesetzt werden. Vor dem Hintergrund der technologischen Fortsc | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| trukturbeschränkungen (maximal passierbare Höhe / Breite von Brücken und sonstigen Bauwerken, Kurvenradien der Verkehrswege etc.) ist der Einsatz dieser Anlagen mit über 60 Meter langen Rotorblättern und Turmsegmenten von mehr als fünf Metern Durchmesser häufig mit einem unverhältnismäßigen Aufwand verbunden. Zudem erreichen die Gewichte und Größen der Komponenten dieser Großanlagen | wege etc.) ist der Einsatz dieser Anlagen mit über 60 Meter langen | Rotorblättern | und Turmsegmenten von mehr als fünf Metern Durchmesser häufig mit | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| insatz sehr teurer Spezialkräne und Transportfahrzeuge erfordern. Diese Herausforderungen lassen sich auch durch Nutzung alternativer Lösungen (zum Beispiel Teilung von Turmsegmenten und Rotorblättern ) nur bedingt lösen und sind nicht zuletzt auch mit erheblichen Kosten für den Logistikaufwand verbunden. Im Übrigen ist im Hinblick auf die Akzeptanz der Windenergienutzung davon auszug | alternativer Lösungen (zum Beispiel Teilung von Turmsegmenten und | Rotorblättern | ) nur bedingt lösen und sind nicht zuletzt auch mit erheblichen Ko | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| trags der neu entwickelten Windenergieanlagen. Eine erhebliche Verbesserung der Situation wurde dadurch erreicht, dass heute praktisch nur noch drehzahlvariable Anlagen mit verstellbaren Rotorblättern (engl. „pitch“) eingesetzt werden. In den 1990er-Jahren kamen dagegen verbreitet Anlagen zum Einsatz, bei denen die Leistungsregelung durch Strömungsabriss am Rotorblatt (engl. „stall“) | eute praktisch nur noch drehzahlvariable Anlagen mit verstellbaren | Rotorblättern | (engl. „pitch“) eingesetzt werden. In den 1990er-Jahren kamen dag | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| Umweltwirkung haben als die in geringerer Zahl konzentriert errichteten Neuanlagen. Die größere Nabenhöhe von Neuanlagen führt zu einem größeren freien Luftraum unter den sich drehenden Rotorblättern . Moderne Flügelprofile verringern zudem die Verwirbelung der Luft und vermindern hierdurch die Gefährdung von Fledermäusen. Dem steht allerdings möglicherweise eine erhöhte Scheuchwirku | n führt zu einem größeren freien Luftraum unter den sich drehenden | Rotorblättern | . Moderne Flügelprofile verringern zudem die Verwirbelung der Luft | Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB) | |
| von Wochenstuben und potenziellen Einzelquartieren) können durch Vermeidungs- und CEF-Maßnahmen verhindert werden. Mögliche betriebsbedingte Wirkungen, die u.a. durch Kollisionen mit den Rotorblättern entstehen, können durch ein Gondelmonitoring und einen Abschaltalgorithmus begegnet werden. Für alle relevanten Arten des Anhangs IV der FFH-Richtlinie können die potenziellen Verbotsta | che betriebsbedingte Wirkungen, die u.a. durch Kollisionen mit den | Rotorblättern | entstehen, können durch ein Gondelmonitoring und einen Abschaltal | QS-Energy GmbH | |
| rdungen durch Eiswurf. Eine Gefährdung durch eventuellen Eisabwurf der Windenergieanlagen wird durch eine automatische Abschaltung der betreffenden Anlagen bei möglichem Eisansatz an den Rotorblättern ausgeschlossen. Dazu wird eine entsprechende Sensorik zur Erkennung von Eisansatz eingebaut. Bei den Windenergieanlagen, deren Rotoren die Gemeindewege überstreichen, also die Windenerg | bschaltung der betreffenden Anlagen bei möglichem Eisansatz an den | Rotorblättern | ausgeschlossen. Dazu wird eine entsprechende Sensorik zur Erkennu | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| erfährt das Maschinenhaus der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die Rotorblätter die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den Rotorblättern auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. Bürger befürchten hohe Kollisionsverluste bei Gast- und Brutvögeln. Das Gastvogelgutachten liegt mittlerweile vor und wird den Bebauu | Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den | Rotorblättern | auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. Bürger befürc | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| efahren durch Eiswurf. Eine Gefährdung durch eventuellen Eisabwurf der Windenergieanlagen wird durch eine automatische Abschaltung der betreffenden Anlagen bei möglichem Eisansatz an den Rotorblättern ausgeschlossen. Dazu wird eine entsprechende Sensorik zur Erkennung von Eisansatz eingebaut. Bei den Windenergieanlagen, deren Rotoren die Gemeindewege überstreichen, also die Windenerg | bschaltung der betreffenden Anlagen bei möglichem Eisansatz an den | Rotorblättern | ausgeschlossen. Dazu wird eine entsprechende Sensorik zur Erkennu | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| erfährt das Maschinenhaus der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die Rotorblätter die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den Rotorblättern auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. Bürger bemängeln den erhöhten Freiflächenverbrauch. Die Inanspruchnahme von baulich bislang ungenutzten Flächen ist abwägungsrelevant | Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den | Rotorblättern | auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. Bürger bemäng | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| zu versehen. Eiswurf Eine Gefährdung durch eventuellen Eisabwurf der Windenergieanlagen wird durch eine automatische Abschaltung der betreffenden Anlagen bei möglichem Eisansatz an den Rotorblättern ausgeschlossen. Dazu wird eine entsprechende Sensorik zur Erkennung von Eisansatz eingebaut. Bei den Windenergieanlagen, deren Rotoren die Gemeindewege überstreichen, also die Windenerg | bschaltung der betreffenden Anlagen bei möglichem Eisansatz an den | Rotorblättern | ausgeschlossen. Dazu wird eine entsprechende Sensorik zur Erkennu | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| erfährt das Maschinenhaus der WEA automatisiert in eine vordefinierte Position, in der die Rotorblätter die öffentlichen Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den Rotorblättern auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. 4.4 Belange von Natur und Landschaft und des Artenschutzes Die Belange von Natur und Landschaft und des speziellen Artenschutzes sind, | Wege nicht überstreichen, so dass die Gefahr des Eisfalls von den | Rotorblättern | auf öffentliche Wege weitestgehend minimiert ist. 4.4 Belange von | Gemeinde Neuenkirchen-Vörden | |
| Nennleistung von 3300 kW. Die Windeergieanlage ist gemäß DIBt 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 Mittelspannungsschaltanl | eht aus folgenden Hauptbestandteilen: ● Rotor, mit Rotornabe, drei | Rotorblättern | und dem Pitchsystem ● Maschinenhaus mit Triebstrang, Generator un | Nordex Energy GmbH | |
| or 2 MS-Schaltanlage 3 Turmtür 4 Frequenzumrichter 1.2 Rotor Der Rotor besteht aus der Rotornabe mit den drei Drehverbindungen und drei Pitchantrieben zur Blattverstellung sowie den drei Rotorblättern . Die Rotornabe besteht aus Grundkörper, Tragsystem und Spinner. Der Grundkörper besteht aus einer steifen Gusskonstruktion, auf welcher die Pitchdrehverbindungen und die Rotorblätter mo | dungen und drei Pitchantrieben zur Blattverstellung sowie den drei | Rotorblättern | . Die Rotornabe besteht aus Grundkörper, Tragsystem und Spinner. D | Nordex Energy GmbH | |
| unmittelbarer Nähe die Montage stattfindet, auf speziellen Transportschiffen komplett montiert zum Aufstellort gebracht, dort auf den Turm montiert und anschließend mit der Nabe und den Rotorblättern versehen. Die im Rahmen dieser Studie geführten Gespräche mit den Herstellern der Windenergieanlagen und ihrer Hauptkomponenten zeigen, dass die Entwicklung der OffshoreAnlagen zu größe | , dort auf den Turm montiert und anschließend mit der Nabe und den | Rotorblättern | versehen. Die im Rahmen dieser Studie geführten Gespräche mit den | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| eb Der Hauptantriebsmotor des Prüfstandes ist verantwortlich für die Aufbringung des Drehmomentes auf die Antriebswelle. Das Drehmoment simuliert die Windlast, die durch die Nabe mit den Rotorblättern im Betrieb auf die Welle aufgeprägt wird. Da der Wind zeitlich keine gleichmäßige Leistung bereitstellt und das Windfeld über große Rotordurchmesser sehr unterschiedliche Stärke und Ric | Das Drehmoment simuliert die Windlast, die durch die Nabe mit den | Rotorblättern | im Betrieb auf die Welle aufgeprägt wird. Da der Wind zeitlich ke | Forschungszentrum Jülich GmbH | |
| um Anlagenbetrieb • Technische Beschreibung Siemens SWT-3.6-130 • Technische Beschreibung Transformator • Allgemeine Standortanforderungen • Angaben zur Farbgebung und Reflexionsgrad von Rotorblättern • Angaben zur Tages- und Nachtkennzeichnung • Angaben zum Schattenwurfmodul • Angaben zu wassergefährdenden Stoffen • Angaben zu Chemikalien • Sicherheitsdatenblätter 5. Angaben zu Schu | ndortanforderungen • Angaben zur Farbgebung und Reflexionsgrad von | Rotorblättern | • Angaben zur Tages- und Nachtkennzeichnung • Angaben zum Schatte | Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume | |
| de dies nicht den Eigenschaften des vorgesehenen Projektstandortes. Weitere Ausführungen zum Brandschutz im Wald sind Anlage 11 beigefügt. 3.3. Vereisung Eis- und Reifablagerungen an den Rotorblättern der WEA können zur Reduzierung des Wirkungsgrades der Anlage und zum Herabfallen und Wegschleudern von Eisstücken führen. Die geplante Anlage verfügt über ein Eiserkennungssystem, das i | lage 11 beigefügt. 3.3. Vereisung Eis- und Reifablagerungen an den | Rotorblättern | der WEA können zur Reduzierung des Wirkungsgrades der Anlage und | Ökostrom Consulting Freiburg GmbH | |
| omponenten, deren Zusammenspiel erst die volle Funktionalität 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 Standsi | Windkraftanlage sind einerseits der Rotor, bestehend aus Nabe und | Rotorblättern | , und andererseits die Maschinengondel, die den Generator und das | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| kunde betragen. Grafik 2 veranschaulicht die Windgeschwindigkeiten in den Weltregionen. Die Erzeugung von Windenergie ist von drei wesentlichen Faktoren abhängig: der Fläche, die von den Rotorblättern umkreist wird, der Kubikzahl der Windgeschwindigkeit und der Luftdichte. Letztere ist stark abhängig von der Höhenlage [WWEA: 2006]. Die Formel, die diesen Zusammenhang wiedergibt, laut | t von drei wesentlichen Faktoren abhängig: der Fläche, die von den | Rotorblättern | umkreist wird, der Kubikzahl der Windgeschwindigkeit und der Luft | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| on Windkraftanlagen In der heutigen Zeit gibt es zahlreiche Formen und Größen von Windkraftanlagen: Windkrafträ- der mit vertikaler oder horizontaler Drehachse, mit einem, zwei oder drei Rotorblättern . Dabei haben sich horizontale Turbinen mit drei Rotorblättern als am leistungsfähigsten erwiesen. Dementsprechend dominiert diese Turbinenart den heutigen Windkraftmarkt. Durch die eing | vertikaler oder horizontaler Drehachse, mit einem, zwei oder drei | Rotorblättern | . Dabei haben sich horizontale Turbinen mit drei Rotorblättern als | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| rmen und Größen von Windkraftanlagen: Windkrafträ- der mit vertikaler oder horizontaler Drehachse, mit einem, zwei oder drei Rotorblättern. Dabei haben sich horizontale Turbinen mit drei Rotorblättern als am leistungsfähigsten erwiesen. Dementsprechend dominiert diese Turbinenart den heutigen Windkraftmarkt. Durch die eingebaute Windrichtungsnachführung, die auf der Turbinengondel po | drei Rotorblättern. Dabei haben sich horizontale Turbinen mit drei | Rotorblättern | als am leistungsfähigsten erwiesen. Dementsprechend dominiert die | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| b der Wertschöpfungskette unterscheiden, da je nach Wertschöpfungsstufe Eintrittsbarrieren den Erfolg asiatischer Start-Up-Unternehmen beeinträchtigen könnten. Während die Produktion von Rotorblättern und Getrieben ein großes Know-How und langjährige Erfahrung erfordert, sind Eintrittsbarrieren für den Einstieg in die Turmherstellung niedriger [Emerging Energy Research: 2009]. Neben | Up-Unternehmen beeinträchtigen könnten. Während die Produktion von | Rotorblättern | und Getrieben ein großes Know-How und langjährige Erfahrung erfor | DCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH | |
| ieanlage lässt sich somit über die Drehzahl sowie die Stellung der Rotorblätter bezüglich der Anströmung regeln (Pitchregelung). Heute werden in Deutschland meist Anlagen mit 40 m langen Rotorblättern neu errichtet, die eine Fläche von fast 5000 m2 überstreichen. Das ergibt eine Nennleistung von 2 bis 2,5 MW (Leistungsklasse) bei einer Windgeschwindigkeit von ca. 12 m/s und einem Wir | gelung). Heute werden in Deutschland meist Anlagen mit 40 m langen | Rotorblättern | neu errichtet, die eine Fläche von fast 5000 m2 überstreichen. Da | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| e Werte gelten für einen guten Windstandort, eine Auslegung auf andere Nennwindgeschwindigkeiten ist ebenfalls möglich. An Offshore-Standorten sind heute Anlagen mit 5 MW und 60 m langen Rotorblättern typisch. Die Forschung arbeitet bereits an Konzepten für 20-MW-Anlagen mit 100 m langen Rotorblättern, die grundlegende Fragen nach Konzepten und Materialien aufwerfen. Bei der Vergröße | An Offshore-Standorten sind heute Anlagen mit 5 MW und 60 m langen | Rotorblättern | typisch. Die Forschung arbeitet bereits an Konzepten für 20-MW-An | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| benfalls möglich. An Offshore-Standorten sind heute Anlagen mit 5 MW und 60 m langen Rotorblättern typisch. Die Forschung arbeitet bereits an Konzepten für 20-MW-Anlagen mit 100 m langen Rotorblättern , die grundlegende Fragen nach Konzepten und Materialien aufwerfen. Bei der Vergrößerung von Bauwerken erreicht man eine Grenze, an der die ganze Konstruktion durch das eigene Gewicht in | g arbeitet bereits an Konzepten für 20-MW-Anlagen mit 100 m langen | Rotorblättern | , die grundlegende Fragen nach Konzepten und Materialien aufwerfen | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| eichen Zeit einstellen, die notwendig ist, den Körper einmal zu überströmen. Bei Windgeschwindigkeiten von 10 m/s dauert es daher deutlich weniger als eine Sekunde, bis sich die Kraft an Rotorblättern mit Profiltiefen von 1 bis 5 m entfaltet. Für die sehr komplizierten und nicht völlig erforschten Vorgänge der Turbulenzentstehung und der Strömungsablösung an Flügelprofilen spielen so | es daher deutlich weniger als eine Sekunde, bis sich die Kraft an | Rotorblättern | mit Profiltiefen von 1 bis 5 m entfaltet. Für die sehr komplizier | Physik Journal Nr. 07/2014 | |
| gen stehen in einem Windpark und wurden im Jahre 2001 errichtet. Sie waren schon vielen Witterungsverhältnissen ausgesetzt und so haben sich die oben erwähnten Schmutzablagerungen an den Rotorblättern in der Transitionslinie abgelagert. Abbildung 82 zeigt diese Transitionslinie durch Regen, allerdings in Fahnenposition und Abbildung 83 zeigt die Transitionslinie durch Verschmutzung. | zt und so haben sich die oben erwähnten Schmutzablagerungen an den | Rotorblättern | in der Transitionslinie abgelagert. Abbildung 82 zeigt diese Tran | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| drigen Geschwindigkeitsbereich plausibel. Um im überkritischen Bereich messen zu können, müsste also bei einer Geschwindigkeit von ca. 55 ms-1 gemessen werden. Das ist für das Modell mit Rotorblättern zu schnell, da die Drehzahl und die dadurch auftretenden Kräfte zu hoch wären. Die maximale Betriebsströmungsgeschwindigkeit für die Modelle wurde am Anfang dieses Kapitels zu 20 ms-1 d | igkeit von ca. 55 ms-1 gemessen werden. Das ist für das Modell mit | Rotorblättern | zu schnell, da die Drehzahl und die dadurch auftretenden Kräfte z | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| 3.8 ermittelt worden und werden in Tabelle 11 zusammengetragen. Messparameter Bedingung Wert Anströmgeschwindigkeit 20 ms-1 Drehzahl des Rotors 150 min-1 ZZ auf dem Turm 70° ZZ auf den Rotorblättern 70° (vom Staupunkt aus gemessen) Pitchwinkel der Rotorblätter 90° Messdauer 120 s Tabelle 11: Standard Messbedingungen. Die Messdauer von 120 s ist so gewählt worden, dass mögliche Sc | s-1 Drehzahl des Rotors 150 min-1 ZZ auf dem Turm 70° ZZ auf den | Rotorblättern | 70° (vom Staupunkt aus gemessen) Pitchwinkel der Rotorblätter 9 | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| nter optimalen Zuständen, ohne aufgrund von Anlagenfehlern zu stoppen, laufen. Zusätzlich sind die WEA in einem Windpark in der Regel von externen Stillstandszeiten z.B. Eisansatz an den Rotorblättern gleichzeitig beeinflusst. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Energieertrag durch den Bezug zur technischen Verfügbarkeit normiert, sodass der Vergleich zwischen den WEA im gleichen Windpa | in der Regel von externen Stillstandszeiten z.B. Eisansatz an den | Rotorblättern | gleichzeitig beeinflusst. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Energi | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| ie Verfügbarkeiten aller WEA im Zeitraum von 2007 bis 2014 im Testwindpark dar. Es ist anzumerken, dass die Verfügbarkeit in 2010 aufgrund von ausgedehnten Instandsetzungsarbeiten an den Rotorblättern aller WEA im Windpark deutlich niedriger ist. Deswegen wird das Jahr 2010 in den folgenden Betrachtungen ausgelassen. Würde ein Betriebsjahr mit sehr niedrigen Verfügbarkeiten in die Be | t in 2010 aufgrund von ausgedehnten Instandsetzungsarbeiten an den | Rotorblättern | aller WEA im Windpark deutlich niedriger ist. Deswegen wird das J | Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik | |
| triebes 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 den Generator gelenkt. Das heißt, dass Rotor- und Generatordrehzahl (6 – 30 min-1) gleich sind. Um dennoch auf die erforderliche Sp | Multibrid 2.3 Getriebelose Windenergieanlagen Der Auftrieb aus den | Rotorblättern | wird ohne Zwischenschaltung eines Getriebes direkt in den Generat | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| der Regel ist sie bei Megawattanlagen begehbar, um die Wartung und Kontrolle der Aggregate für die Blattverstellung und Sicherheitseinrichtungen zu ermöglichen. 3.6 Rotor Besteht aus den Rotorblättern und der Rotornabe; heute fast ausschließlich 3 Rotorblätter, rechtsdrehend. Die Rotorblätter bestehen in der Regel aus GFK (glasfaserverstärkter Polyester), seltener aus CFK, Metall ode | Sicherheitseinrichtungen zu ermöglichen. 3.6 Rotor Besteht aus den | Rotorblättern | und der Rotornabe; heute fast ausschließlich 3 Rotorblätter, rech | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ende Tabelle zeigt die prozentualen Anteile der wichtigsten Anlagenkomponenten an den Gesamtkosten einer Windenergieanlage des Typs REpower MM82 mit 100 m hohem Stahlturm und 40 m langen Rotorblättern . Komponente Kostenanteil Komponente Kostenanteil Stahlturm (100 m) 33 % Rotornabe 2 % Rotorblätter (40 m Länge) 18 % Rotorwelle 2 % Getriebe 14 % Azimutsystem 2 % Umrichter 6 % Gondelve | ge des Typs REpower MM82 mit 100 m hohem Stahlturm und 40 m langen | Rotorblättern | . Komponente Kostenanteil Komponente Kostenanteil Stahlturm (100 m | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| er die elektronische Steuerung 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 Be | lzeiten je Betriebsstörung, während Schäden an Komponenten wie den | Rotorblättern | , dem Getriebe, dem Generator oder dem Triebstrang in größeren Zei | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| und dem Turm vorgenommen werden, befassen sich die Forschungsprojekte mit der Integration der Sensoren in die überwachte Struktur, z. B. die Rotorblätter. Die Dehnungsmessungen an den Rotorblättern beruhen immer mehr auf faseroptischen Sensoren. Diese Forschung geht auf die Absicht zurück, eine Schadenfrüherkennung zu entwickeln, um katastrophenauslösende Betriebszustände zu verme | e Struktur, z. B. die Rotorblätter. Die Dehnungsmessungen an den | Rotorblättern | beruhen immer mehr auf faseroptischen Sensoren. Diese Forschung g | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| ptor der Blatt-Oberschale. Rezeptorhalter mit Rezeptoren für die Blatt-Ober- und Unterschale Der Halter ist das Verbindungsstück zwischen Erdungsseil und Rezeptoren. Bilder: Allianz Bei Rotorblättern mit ungünstiger Rezeptor-Anordnung oder bei Blättern mit Wassereinschlüssen kann es vorkommen, dass Blitze auch direkt durch die Blattoberfläche in das Erdungssystem einschlagen. Die Bl | ungsstück zwischen Erdungsseil und Rezeptoren. Bilder: Allianz Bei | Rotorblättern | mit ungünstiger Rezeptor-Anordnung oder bei Blättern mit Wasserei | Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV) | |
| agen über die Nutzung von Windenergie 3.1 Wie viel Energie 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 Windg | indem sie die Kraft, die im Wind steckt, in ein Drehmoment an den | Rotorblättern | umsetzt und diese mechanische Kraft über einen Generator in elekt | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| rscheiden, die nachfolgend beschrieben werden. 4.1.2.1 Darrieus-Rotor Der Darrieus-Rotor (vgl. Abb. 11), benannt nach Georges Darrieus (1888 - 1979), besteht aus zwei oder drei gebogenen Rotorblättern , die jeweils mit dem oberen und unteren Ende des Anlagenmastes – mit senkrechter Drehachse – verbunden sind. Er wird aufgrund seines Aussehens oft auch mit einem Schneebesen oder mit Zw | orges Darrieus (1888 - 1979), besteht aus zwei oder drei gebogenen | Rotorblättern | , die jeweils mit dem oberen und unteren Ende des Anlagenmastes – | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| äufer Windkraftanlagen mit horizontaler Rotorausrichtung können sich in ihrer Stellung zur Windrichtung hin unterscheiden. 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 na | n. Bei Leeläufern befindet sich die Gondel in Windrichtung vor den | Rotorblättern | (vgl. Abb. 14). Sie benötigen keine Windnachführung und kühlen du | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Verwirbelungen Lärmemissionen. Abb. 13: Luvläufer (links) und Leeläufer (rechts) (Quelle: Wind-Energie, 2010, Kap. 5). Bei Luvläufern befindet sich die Gondel in Windrichtung hinter den Rotorblättern (vgl. Abb. 14). Hierbei bedarf es einer Nachführung, welche bei großen Anlagen elektronisch, bei KWEA in der Regel durch Steuerfahnen erfolgt. Anhand der oben genannten Nachteile der Le | Bei Luvläufern befindet sich die Gondel in Windrichtung hinter den | Rotorblättern | (vgl. Abb. 14). Hierbei bedarf es einer Nachführung, welche bei g | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| 5. Schnellläufer sind ausschließ- lich Auftriebsläufer mit einer Schnelllaufzahl von 2,5 bis 15. In dieser Kategorie finden wir alle Strom erzeugenden Windkraftanlagen mit einem bis drei Rotorblättern (Wind-Energie, 2010). 4.2.3 Leistungsbeiwert Die Umsetzung von Windenergie in mechanisch nutzbare Energie erfolgt durch die Abbremsung der Luftmassen an den Rotorblättern der Windenergi | den wir alle Strom erzeugenden Windkraftanlagen mit einem bis drei | Rotorblättern | (Wind-Energie, 2010). 4.2.3 Leistungsbeiwert Die Umsetzung von Wi | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| einem bis drei Rotorblättern (Wind-Energie, 2010). 4.2.3 Leistungsbeiwert Die Umsetzung von Windenergie in mechanisch nutzbare Energie erfolgt durch die Abbremsung der Luftmassen an den Rotorblättern der Windenergieanlage. Ohne diesen Vorgang kann keine Energie umgesetzt werden. Theoretisch liegt die maximale Ausbeute an Leistung bei 100 Prozent, wenn die Luftmassen nach dem Rotor v | utzbare Energie erfolgt durch die Abbremsung der Luftmassen an den | Rotorblättern | der Windenergieanlage. Ohne diesen Vorgang kann keine Energie umg | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| hält die Leistung nahe der Nennleistung der Windkraftanlage. Bei Sturm bzw. bei zu schnellen Windgeschwindigkeiten kann die Anlage durch Bremsklappen abgeschaltet werden, die sich an den Rotorblättern befinden. Bei Pitch-geregelten Anlagen erfolgt die Leistungsbegrenzung durch ein Verstellen des Anstellwinkels an den Rotorblättern. Durch einen niedrigen Anstellwinkel an den Rotorblät | die Anlage durch Bremsklappen abgeschaltet werden, die sich an den | Rotorblättern | befinden. Bei Pitch-geregelten Anlagen erfolgt die Leistungsbegre | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| urch Bremsklappen abgeschaltet werden, die sich an den Rotorblättern befinden. Bei Pitch-geregelten Anlagen erfolgt die Leistungsbegrenzung durch ein Verstellen des Anstellwinkels an den Rotorblättern . Durch einen niedrigen Anstellwinkel an den Rotorblättern wird eine geringe Auftriebskraft erzeugt. Die Rotorblätter drehen langsamer und die Anlagenleistung ist dementsprechend gering. | Leistungsbegrenzung durch ein Verstellen des Anstellwinkels an den | Rotorblättern | . Durch einen niedrigen Anstellwinkel an den Rotorblättern wird ei | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| orblättern befinden. Bei Pitch-geregelten Anlagen erfolgt die Leistungsbegrenzung durch ein Verstellen des Anstellwinkels an den Rotorblättern. Durch einen niedrigen Anstellwinkel an den Rotorblättern wird eine geringe Auftriebskraft erzeugt. Die Rotorblätter drehen langsamer und die Anlagenleistung ist dementsprechend gering. Bei schwachen Windgeschwindigkeiten von 0-4 m/s stehen di | s an den Rotorblättern. Durch einen niedrigen Anstellwinkel an den | Rotorblättern | wird eine geringe Auftriebskraft erzeugt. Die Rotorblätter drehen | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| Boden eingelassen werden, die in entsprechender Entfernung vom Mastfundament liegen. Wichtig bei Aufstellung einer KWEA auf einer Freifläche ist der Aufstellort. Um Verwirbelungen an den Rotorblättern vorzubeugen, die Leistungsverluste verursachen, sollte die Anlage möglichst frei von Häusern, Bäumen oder Wallungen aufgestellt werden (vgl. Abb. 19, rechts). Je näher sich ein Hinderni | auf einer Freifläche ist der Aufstellort. Um Verwirbelungen an den | Rotorblättern | vorzubeugen, die Leistungsverluste verursachen, sollte die Anlage | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| geschwindigkeiten könnte an den schlechten Standortbedingungen liegen. Die nahe liegenden Bäume verursachen möglicherweise Luftverwirbelungen, welche die Geschwindigkeit der Luft vor den Rotorblättern senkt. Abhilfe könnte hier die Verlängerung der Masthöhe auf mindestens 15 Metern sein. 6.7.2 Windmessdaten des Landesamtes für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pf | se Luftverwirbelungen, welche die Geschwindigkeit der Luft vor den | Rotorblättern | senkt. Abhilfe könnte hier die Verlängerung der Masthöhe auf mind | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| n 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 Abschaltgeschwindigkeit keine Rotor Kunststoff/Metall | tion sehr wartungsarm Der Generator ist mittig zwischen den beiden | Rotorblättern | angeordnet und verkleidet. Die technischen Daten lauten wie folgt | SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF) | |
| hrturm 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 kann so über elektrische, mitrotierende Pitchantriebe um ihre Längsachse verstellt und | nträger 2 Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei | Rotorblättern | , die über Blattlager drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. | Senvion SE | |
| inkels in gedämpfter Form in elektrische Energie umgewandelt und ins Netz gespeist. Die Anwendung des „Tilted-Cone“-Konzepts mit einem Konuswinkel der Rotornabe von 3,5° und vorgebogenen Rotorblättern in Verbindung mit einer 5° Neigung der Rotorwelle erlauben einen extrem kurzen Überhang zwischen Rotor und Turmachse, sodass eine sichere Lastübertragung in die Turmstruktur gewährleist | epts mit einem Konuswinkel der Rotornabe von 3,5° und vorgebogenen | Rotorblättern | in Verbindung mit einer 5° Neigung der Rotorwelle erlauben einen | Senvion SE | |
| dem Turmfuß. Technische Daten Steuerungssystem Prinzip Mikroprozessor Signalübertragung Lichtwellenleiter Fernüberwachung SCADA Access Monitoring 5.3 Maßnahmen bei Eisansatz Eisansatz an Rotorblättern von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhten Gefährdung der Umgebung führen. Es können verschiedene Maßnahme ergriffen werden, um diese Gefährdung zu reduzieren. 5 | g SCADA Access Monitoring 5.3 Maßnahmen bei Eisansatz Eisansatz an | Rotorblättern | von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhte | Senvion SE | |
| n unterschiedlicher Bauart (Quelle: Hau) TECHNIK Übliche Standardanlagen zur netzgekoppelten Stromerzeugung nutzen das aerodynamische Auftriebsprinzip, haben eine horizontale Achse mit 3 Rotorblättern aus glas- oder kohlenfaserverstärkten Kunststoffen in Leichtbauweise und stehen auf 50 – 160 m hohen Turmbauten. Die Anlagen verfügen heute meist über Systeme zum Blitzschutz, zur autom | erodynamische Auftriebsprinzip, haben eine horizontale Achse mit 3 | Rotorblättern | aus glas- oder kohlenfaserverstärkten Kunststoffen in Leichtbauwe | BINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH | |
| ereint Robustheit und Zuverlässigkeit mit neuen Technologien und innovativen Sicherheits- und Monitoringsystemen. Rotor Der Rotor der SWT-3.6-107 ist als Luvläufer mit drei verstellbaren Rotorblättern ausgelegt. Die Begrenzung und Optimierung der Leistung erfolgen über eine Pitch-Regelung. So steigt die Produktivität, während die Windlasten auf die An lage sinken. Rotorblätter Siemen | Der Rotor der SWT-3.6-107 ist als Luvläufer mit drei verstellbaren | Rotorblättern | ausgelegt. Die Begrenzung und Optimierung der Leistung erfolgen ü | Siemens AG | |
| . Hauptwelle 8. Getriebe 9. Service-Kran Leistungskennlinie Die Leistungskurve gilt bei Normbedingungen (15° C Lufttemperatur, 1.013 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. Windnachführu | ratur, 1.013 mbar Luftdruck, Luftdichte von 1,225 kg/m3), sauberen | Rotorblättern | und einer horizontalen, ungestörten Anströmung mit 10 % Turbulenz | Siemens AG | |
| n Anlagen dar. Wie auch bei großen WEA der Megawattklasse arbeiten die meisten Hersteller mit Rotoren, welche drei Blätter aufweisen, es sind jedoch auch Anlagen mit zwei, vier oder fünf Rotorblättern verfügbar. Die Vorteile dieser Kleinwindanlagen liegen in der hohen Effizienz und der zum Teil kompakten Bauweise. Im Allgemeinen kann eine Horizontalachsanlage bei gleicher Rotorfläche | er aufweisen, es sind jedoch auch Anlagen mit zwei, vier oder fünf | Rotorblättern | verfügbar. Die Vorteile dieser Kleinwindanlagen liegen in der hoh | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| e Räume. Die Grundsätze hierfür sind im Bundes-Immissionsschutzgesetz festgelegt [BIMSCHG]. Optische Immissionen umfassen den Schattenwurf der Anlage sowie periodische Reflexionen an den Rotorblättern (Diskoeffekt). Maßgeblich für die Ermittlung der Einwirkung auf einen Immissionsort ist die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer, also die kumulierte Beschattung während eine | n den Schattenwurf der Anlage sowie periodische Reflexionen an den | Rotorblättern | (Diskoeffekt). Maßgeblich für die Ermittlung der Einwirkung auf e | Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin | |
| tter für bestmögliche Gewichtsverteilung und sichere Lastübertragung Zuverlässiges Getriebekonzept Leitergeführte Befahranlage Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei Rotorblättern , die über Blattlager drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. Der Anstellwinkel der Rotorblätter kann so über elektrische, mitrotierende Blattverstellantriebe um ihre Längsachse vers | hranlage Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei | Rotorblättern | , die über Blattlager drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ellung in gedämpfter Form in elektrische Energie umgewandelt und ins Netz gespeist. Die Anwendung des „tilted-cone“-Konzepts mit einem Konuswinkel der Rotornabe von 4,0° und vorgebogenen Rotorblättern in Verbindung mit einer 5° Neigung der Rotorwelle erlauben einen extrem kurzen Überhang zwischen Rotor und Turmachse, so dass eine sichere Lastübertragung in die Turmstruktur gewährleis | epts mit einem Konuswinkel der Rotornabe von 4,0° und vorgebogenen | Rotorblättern | in Verbindung mit einer 5° Neigung der Rotorwelle erlauben einen | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| stem Prinzip Mikroprozessor Signalübertragung Lichtwellenleiter Fernüberwachung REguard Monitoring Tabelle 12: Technische Daten Steuerungssystem 5.3 Maßnahmen bei Eisansatz Eisansatz an Rotorblättern von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhten Gefährdung der Umgebung führen. Es können verschiedene Maßnahme ergriffen werden, um diese Gefährdung zu reduzieren. 5 | e Daten Steuerungssystem 5.3 Maßnahmen bei Eisansatz Eisansatz an | Rotorblättern | von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhte | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| strang (Rotor, Achse und Getriebe) Länge: ca. 6,9 m Höhe: ca. 3,4 m Tiefe: ca. 3,1 m Tabelle 17: Abmessungen Triebstrang Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Farbgebung und Reflexionsgrad von REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Verzeichnis der Abkürzungen und Einheiten............................................................... | Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und | Rotorblättern | Farbgebung und Reflexionsgrad von REpower Windenergieanlagen und | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| 3,1 m Tabelle 17: Abmessungen Triebstrang Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Farbgebung und Reflexionsgrad von REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Verzeichnis der Abkürzungen und Einheiten......................................................................... 4 1 Einleitung ..................................................... | n Farbgebung und Reflexionsgrad von REpower Windenergieanlagen und | Rotorblättern | Verzeichnis der Abkürzungen und Einheiten...................... | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| ............................ 5 1.1 Farbgebung ................................................................................................................... 5 1.2 Reflexionsgrad von Rotorblättern ................................................................................... 5 Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Dokumenten-Nr.: GI-0. | ......................................... 5 1.2 Reflexionsgrad von | Rotorblättern | .................................................................. | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| 1.2 Reflexionsgrad von Rotorblättern................................................................................... 5 Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Dokumenten-Nr.: GI-0.0-ES.EI.00-A-A-DE Seite 4 von 5 Freigabe: 2010-11-25 -ISO 16016 Schutzvermerk beachtenVerzeichnis der Abkürzungen und Einheiten Abkürzung/Einheit Erklärung RAL Deut | 5 Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und | Rotorblättern | Dokumenten-Nr.: GI-0.0-ES.EI.00-A-A-DE Seite 4 von 5 Freigabe: 20 | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| eiten Abkürzung/Einheit Erklärung RAL Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V. WEA Windenergieanlage Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und Rotorblättern Windenergieanlagen werden wie allgemeine Luftfahrthindernisse behandelt. Die Tageskennzeichnung für flächige Hindernisse erfolgt durch Farbauftrag. Dabei ist die Farbgebung wie folgt fe | Farbgebung und Reflexionsgrad für REpower Windenergieanlagen und | Rotorblättern | Windenergieanlagen werden wie allgemeine Luftfahrthindernisse beh | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| urm, Gondel und Rotorblätter unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Anforderungen der DIN 6171-1 vorgebeugt. Der Reflektionswert ist mit 30 +-10 Glanzeinheiten definiert. Messungen an Rotorblättern ergaben Glanzzahlen in der Größenordnung von 5-10%. Mit der hellgrauen Farbe (RAL 7035) sind die Rotorblätter bereits so matt, wie es technisch möglich ist, ohne die Leistung zu verring | ektionswert ist mit 30 +-10 Glanzeinheiten definiert. Messungen an | Rotorblättern | ergaben Glanzzahlen in der Größenordnung von 5-10%. Mit der hellg | REpower Systems AG, REpower Systems SE | |
| Betriebsanleitung und ein Wartungspflichtenheft vorzuhalten. 13. Es sind in regelmäßigen Intervallen wiederkehrende Prüfungen durch Sachverständige für Windenergieanlagen an Maschine und Rotorblättern sowie an der Tragstruktur (Turm und Fundament) entsprechend dem Wartungspflichtenbuch durchzuführen. Die dabei anzufertigenden Prüfprotokolle müssen vom Betreiber vorgehalten werden. Di | ungen durch Sachverständige für Windenergieanlagen an Maschine und | Rotorblättern | sowie an der Tragstruktur (Turm und Fundament) entsprechend dem W | Kreis Lippe Der Landrat | |
| fassende Darstellung Der Gutachter führt hierzu in den Antragsunterlagen „UVS/LBP“ unter Nr. 9.2.3 wie folgt nachvollziehbar 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 nac | hbar aus: „Auf Grund der windinduzierten Geräusche speziell an den | Rotorblättern | und deren Turmdurchgang sowie den mechanisch induzierten Geräusch | Kreis Lippe Der Landrat | |
| der TA-Lärm). Sie setzt sich aus der Vorbelastung (hier: vorhandene WEA) und der Zusatzbelastung (hier: 1 geplante WEA) zusammen. 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 nac | zusammen. Auf Grund der windinduzierten Geräusche speziell an den | Rotorblättern | und deren Turmdurchgang sowie den mechanisch induzierten Geräusch | Kreis Lippe Der Landrat | |
| ie Nebenbestimmungen der Genehmigung aufgenommen. Weitergehende Anforderungen sind weder fachlich indiziert, noch rechtlich möglich. Lichtimmissionen Zusammenfassende Darstellung Von den Rotorblättern gehen auf Grund der Verwendung von reflexionsarmen Beschichtungsfarben keine Lichtreflexe (Disko-Effekt) aus. Die luftverkehrsrechtliche Tages- und Nachtkennzeichnung verursacht Lichtim | ich möglich. Lichtimmissionen Zusammenfassende Darstellung Von den | Rotorblättern | gehen auf Grund der Verwendung von reflexionsarmen Beschichtungsf | Kreis Lippe Der Landrat | |
| ere Besonderheit: Der hohe Aluminiumanteil der Rotorblattspitze sorgt für einen außergewöhnlich großen Blitzschutz und bildet damit eine Sicherheitsreserve gegenüber vielen herkömmlichen Rotorblättern . Alle Rotorblatttypen, die Nordex bei der N90/2500 einsetzt, haben Belastungstests oberhalb der Auslegungsgrenze standgehalten. Zudem hat Nordex bei der Entwicklung des Rotorblatts umfa | ildet damit eine Sicherheitsreserve gegenüber vielen herkömmlichen | Rotorblättern | . Alle Rotorblatttypen, die Nordex bei der N90/2500 einsetzt, habe | Nordex | |
| Lasten ■ effizienter Materialeinsatz Als Besonderheit ist die bis zur Gondel durchgezogene Profilierung der Rotorblätter hervorzuheben. Innere Umströmungsverluste wie bei konventionellen Rotorblättern werden damit vermieden. In Verbindung mit der strömungsgünstigen Gondelgeometrie erfolgt eine deutlich optimierte Ausnutzung des Windangebots. Die Rotorblätter der E-115 E2 sind speziel | hervorzuheben. Innere Umströmungsverluste wie bei konventionellen | Rotorblättern | werden damit vermieden. In Verbindung mit der strömungsgünstigen | ENERCON GmbH | |
| haus gesetzt. Anlagenabhängig wiegt dieses bei Anlagen im der Leistungsklasse 3 bis 6 Megawatt im Bereich von ca. 70 bis 350 Tonnen. Anschließend wird der Rotor (Rotornabe mit montierten Rotorblättern , 40 bis 120 Tonnen) gehoben und am Kran hängend über Zentrierbolzen zu der aus der Gondel stehenden Rotorwelle gegenüber der Rotorwelle positioniert. Wind oder Windböen erschweren die A | 350 Tonnen. Anschließend wird der Rotor (Rotornabe mit montierten | Rotorblättern | , 40 bis 120 Tonnen) gehoben und am Kran hängend über Zentrierbolz | SkyWind GmbH | |
| ngetriebenem 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 jeweiligen Komponenten des Triebstranges (Rotornabe, Rotorlager, Rotorwelle, Getriebe und Generator) über den Maschinenträger in den Turm abgeleitet, wodurch es aufgrund unters | ystemen werden im Betrieb der Windenergieanlage die Lasten aus den | Rotorblättern | über die jeweiligen Komponenten des Triebstranges (Rotornabe, Rot | SkyWind GmbH | |
| nhälften und des hochwertigen Schließsystems ohne nennenswerte Nacharbeiten erreicht werden. Die Wahl von verschiedenen Beschichtungssystemen unterschiedlicher Lieferanten bei den beiden Rotorblättern soll wichtige Erkenntnisse im Betrieb hinsichtlich des Erosionsverhaltens liefern. Die Rotorblätter wurden mit verschiedenen Lastmesssystemen unterschiedlicher Hersteller ausgerüstet. S | Beschichtungssystemen unterschiedlicher Lieferanten bei den beiden | Rotorblättern | soll wichtige Erkenntnisse im Betrieb hinsichtlich des Erosionsve | SkyWind GmbH | |
| nterschiedlicher Hersteller ausgerüstet. So ist ein Benchmarking hinsichtlich Robustheit, Zuverlässigkeit und Kosten möglich. Es wurde ein neuartiges System zur Erfassung von Eis auf den Rotorblättern eingerüstet. Der Versuch, dieses System bereits bei der Fertigung des Rotorblattes zu integrieren ist leider gescheitert, da es bei den abschließenden Fertigungsarbeiten am Rotorblatt p | lich. Es wurde ein neuartiges System zur Erfassung von Eis auf den | Rotorblättern | eingerüstet. Der Versuch, dieses System bereits bei der Fertigung | SkyWind GmbH | |
| Fertigungsarbeiten am Rotorblatt prozessbedingt zu der Zerstörung des mechanisch und thermisch sensiblen Systems kam. Es wurden aber wertvolle Erkenntnisse gesammelt, um bei zukünftigen Rotorblättern eine vorteilhafte Integration im Fertigungsprozess zu ermöglichen. Bis auf den neu entwickelten Triebstrang (kompakte Getriebe/Generatoreinheit) wurden im ersten Halbjahr 2014 alle Komp | s wurden aber wertvolle Erkenntnisse gesammelt, um bei zukünftigen | Rotorblättern | eine vorteilhafte Integration im Fertigungsprozess zu ermöglichen | SkyWind GmbH | |
| ungssystem, das als Schienensystem am Turm mit Führungswagen ausgeführt wurde, bietet bei entsprechender Auslegung die Möglichkeit, die Turbine trotz Wind ohne jegliche Abspannung zu den Rotorblättern sicher während des Hubvorgangs zu führen. Durch die oben beschriebene Situation bezüglich der Förderlaufzeit konnte dieser Arbeitspunkt bei Skywind nicht mehr vollständig betrachtet wer | öglichkeit, die Turbine trotz Wind ohne jegliche Abspannung zu den | Rotorblättern | sicher während des Hubvorgangs zu führen. Durch die oben beschrie | SkyWind GmbH | |
| ationsmodell definiert und als Ergebnisse zur Validierung sind Rotor- und Generatorgeschwindigkeit und die Beschleunigung an der Gondel, die auf Grund von aerodynamischen Kräften auf den Rotorblättern in Simulationsmodell gerechnet worden sind, verglichen worden. Insgesamt zeigen die Simulationsergebnisse sehr gute Übereinstimmung mit den gemessenen realen Daten. Als nächster Schritt | g an der Gondel, die auf Grund von aerodynamischen Kräften auf den | Rotorblättern | in Simulationsmodell gerechnet worden sind, verglichen worden. In | SkyWind GmbH | |
| ung zur Überschusseinspeisung Leistungsklasse 3 30 - 100 kW Mittelwindkraftanlagen • Gewerbebetriebe und Landwirtschaft • Netzkopplung zur 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 En | • Netzkopplung zur Überschusseinspeisung Durch die Verbindung von | Rotorblättern | über Naben mit einer Rotorachse, welche die Bewegungskräfte entwe | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| sich mit ihnen in der Regel höhere Wirkungsgrade und Stromerträge als bei Vertikalanlagen erzielen. Wie auch bei Großwindanlagen werden im Kleinwindkraftbereich häufig Bauformen mit drei Rotorblättern eingesetzt. Daneben gibt es auch Ausführungen mit einem, zwei oder mehreren Rotorblättern. Damit die Rotorblätter stets optimal zum Wind ausgerichtet sind, erfordern horizontalachsige | danlagen werden im Kleinwindkraftbereich häufig Bauformen mit drei | Rotorblättern | eingesetzt. Daneben gibt es auch Ausführungen mit einem, zwei ode | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| erzielen. Wie auch bei Großwindanlagen werden im Kleinwindkraftbereich häufig Bauformen mit drei Rotorblättern eingesetzt. Daneben gibt es auch Ausführungen mit einem, zwei oder mehreren Rotorblättern . Damit die Rotorblätter stets optimal zum Wind ausgerichtet sind, erfordern horizontalachsige Anlagen Windnachführungssysteme (siehe Kapitel 4.2 „Technische Komponenten“). In unmittelb | t. Daneben gibt es auch Ausführungen mit einem, zwei oder mehreren | Rotorblättern | . Damit die Rotorblätter stets optimal zum Wind ausgerichtet sind | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| en Anlage in die Waagrechte umgeklappt wird, oder der Stallregelung, bei der der Rotor gezielt aus der Hauptanströmrichtung gedreht wird. Dadurch kommt es zu einem Strömungsabriss an den Rotorblättern und damit zu einer Verlangsamung der Rotordrehung. Da dieser Strömungsabriss ab einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit unkontrolliert auftritt, können abrupte Lastwechsel und ein „Flatte | ung gedreht wird. Dadurch kommt es zu einem Strömungsabriss an den | Rotorblättern | und damit zu einer Verlangsamung der Rotordrehung. Da dieser Strö | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| zu einer Verlangsamung der Rotordrehung. Da dieser Strömungsabriss ab einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit unkontrolliert auftritt, können abrupte Lastwechsel und ein „Flattern“ an den Rotorblättern auftreten, die zu erhöhter Materialbeanspruchung führen. Daher wird inzwischen vielfach mit der Pitch-Regelung gearbeitet, die darauf beruht, die einzelnen Rotorblätter um ihre Längsach | ert auftritt, können abrupte Lastwechsel und ein „Flattern“ an den | Rotorblättern | auftreten, die zu erhöhter Materialbeanspruchung führen. Daher wi | C.A.R.M.E.N. e.V. | |
| und Eiswurf zu verhindern (s. a. Ziffern 4.8 der Antragsunterlagen). Nach Abschaltung der Windenergieanlagen kann es im Stillstand zu einem Abfallen bzw. Ablösen des Eisansatzes von den Rotorblättern einer Windenergieanlage kommen (sog. Eisfall). Als Schutzmaßnahme werden Schilder mit Warnhinweisen vor Eisfall an den Wegen im Bereich der Windenergieanlagen angebracht. Die in der 12. | Stillstand zu einem Abfallen bzw. Ablösen des Eisansatzes von den | Rotorblättern | einer Windenergieanlage kommen (sog. Eisfall). Als Schutzmaßnahme | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| in Tourismuskonzept zum Teil aufgefangen werden können. Die Windenergieanlagen werden zum Schutz vor Eiswurf mit Eiserkennungssystemen ausgestattet, die die Anlagen bei Eisbildung an den Rotorblättern abschalten. Für Wanderer im Umfeld der WEA ist zudem eine Beschilderung mit Warnhinweisen vor Eisfall vorgesehen. Die Nachtbefeuerung der WEA ist aus Flugsicherheitsgründen erforderlich | nnungssystemen ausgestattet, die die Anlagen bei Eisbildung an den | Rotorblättern | abschalten. Für Wanderer im Umfeld der WEA ist zudem eine Beschil | Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG | |
| ass man dem Wind maximal 59% seiner kinetischen Energie ,,entziehen" (d.h. mithilfe einer Windkraftanlage umwandeln) kann5. Außerdem entwickelte er einige Regeln für die Konstruktion von Rotorblättern , um eine optimale Leistungsentnahme aus dem Wind zu ermöglichen. Diese Regeln und Grundsätze sind auch heute noch von Bedeutung. Mit Beginn des zweiten Weltkrieges wurde die Entwicklung | n5. Außerdem entwickelte er einige Regeln für die Konstruktion von | Rotorblättern | , um eine optimale Leistungsentnahme aus dem Wind zu ermöglichen. | leXsolar GmbH | |
| horizontaler Drehachse Den Hauptteil der Energieversorgung bilden Windkraftmaschinen mit horizontaler Drehachse. An diese Achse wird ein Rotor angebracht, der im Allgemeinen aus mehreren Rotorblättern besteht. Üblich sind Rotoren mit zwei oder drei Rotorblättern, allerdings werden auch Einblattrotoren getestet. Man charakterisiert die verschiedenen Arten solcher Windrotoren nach der | e Achse wird ein Rotor angebracht, der im Allgemeinen aus mehreren | Rotorblättern | besteht. Üblich sind Rotoren mit zwei oder drei Rotorblättern, al | leXsolar GmbH | |
| den Windkraftmaschinen mit horizontaler Drehachse. An diese Achse wird ein Rotor angebracht, der im Allgemeinen aus mehreren Rotorblättern besteht. Üblich sind Rotoren mit zwei oder drei Rotorblättern , allerdings werden auch Einblattrotoren getestet. Man charakterisiert die verschiedenen Arten solcher Windrotoren nach der Schnelllaufzahl. Diese wird mit bezeichnet und errechnet sich | eren Rotorblättern besteht. Üblich sind Rotoren mit zwei oder drei | Rotorblättern | , allerdings werden auch Einblattrotoren getestet. Man charakteris | leXsolar GmbH | |
| arstellung des Leistungsbeiwertes10 in Abhängigkeit von der Schnelllaufzahl für verschiedene Rotoren gegeben. Die zur Winderzeugung momentan genutzten Windkraftanlagen mit zwei oder drei Rotorblättern arbeiten mit . Rotoren, deren Schnelllaufzahl oberhalb dieser Werte liegen, werden seltener gebaut, denn die Umfangsgeschwindigkeit ist bei diesen Anlagen sehr groß und es kommt zu eine | nderzeugung momentan genutzten Windkraftanlagen mit zwei oder drei | Rotorblättern | arbeiten mit . Rotoren, deren Schnelllaufzahl oberhalb dieser Wer | leXsolar GmbH | |
| enden Kapitel hauptsächlich auf deren Untersuchung. 3.3 Physikalische Betrachtungen zur Windkraftanlage Es sollen in diesem Kapitel vor allem die Grundlagen zu Windkraftanlagen mit drei Rotorblättern dargestellt werden, da diese den Hauptanteil im Stromversorgungsnetz darstellen. Allerdings können viele Aspekte äquivalent auf andere Anlagen übertragen werden. Die Windkraftanlage set | esem Kapitel vor allem die Grundlagen zu Windkraftanlagen mit drei | Rotorblättern | dargestellt werden, da diese den Hauptanteil im Stromversorgungsn | leXsolar GmbH | |
| he Formen für die Rotorblätter genutzt, wie zum Beispiel beim Westernmill. Damit lässt sich allerdings kein sehr hoher Wirkungsgrad erreichen. Man versuchte später Auftriebskräfte an den Rotorblättern zu nutzen und versuchte dementsprechend die Form des einzelnen Blattes zu optimieren. Alle Anlagen, die die Gesetzmäßigkeiten des Auftriebs nutzen, nennt man sogenannte Auftriebsläufer. | irkungsgrad erreichen. Man versuchte später Auftriebskräfte an den | Rotorblättern | zu nutzen und versuchte dementsprechend die Form des einzelnen Bl | leXsolar GmbH | |
| hes größer als die Windgeschwindigkeit. Das Verhältnis dieser beiden Geschwindigkeiten (Wind- und Umfangsgeschwindigkeit) beschreibt die Schnelllaufzahl14 . Bei Windkraftanlagen mit drei Rotorblättern liegt zwischen 7 und 8, das heißt die Umfangsgeschwindigkeit der Blattspitzen ist rund achtmal größer als die Windgeschwindigkeit15. Es kommt zur Superposition der Geschwindigkeiten am | ) beschreibt die Schnelllaufzahl14 . Bei Windkraftanlagen mit drei | Rotorblättern | liegt zwischen 7 und 8, das heißt die Umfangsgeschwindigkeit der | leXsolar GmbH | |
| deshalb eine Nabenhöhe von ungefähr 60 bis 80m. 3.4 Getriebe- und Generatortechnik Um die Windkraft für die Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen, braucht man 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 | lektrischer Energie zu nutzen, braucht man neben den beschriebenen | Rotorblättern | , und damit des kompletten Flügelrades, noch weitere mechanische u | leXsolar GmbH | |
| attverstellmechanik im Gegensatz zum Stall-Prinzip, - Leistungssteigerung durch ein aerodynamisches Gehäuse, - Windleitblech zur Verringerung der Turmschatten-Effekte, - Verwendung von 4 Rotorblättern - Umfangreiche Messungen zur Verifizierung der Lastannahmen - FEM- Bauteilnachweise13 zur Optimierung der Konstruktion - Wirtschaftlichkeit auch an windschwächeren Standorten Um unsere | lech zur Verringerung der Turmschatten-Effekte, - Verwendung von 4 | Rotorblättern | - Umfangreiche Messungen zur Verifizierung der Lastannahmen - FEM | WES IBS GmbH | |
| ie NORDEX N90 mit einer mechanischen Bremse ausgestattet, die bei einem Not-Stopp ein Moment entsprechend dem einfachen Nennmoment aufbringt. Die Bremse unterstützt das Abbremsen mit den Rotorblättern und bringt den Rotor zum Stillstand. Die Bremskraft ist durch mehrere Bremsprogramme sanft geregelt, um Kraftspitzen zu vermeiden. Nach Stillstand der Anlage wird der Rotor mit dem zwei | Nennmoment aufbringt. Die Bremse unterstützt das Abbremsen mit den | Rotorblättern | und bringt den Rotor zum Stillstand. Die Bremskraft ist durch meh | Nordex Energy GmbH | |
| sionen festgelegt werden. Weitere Emissionsformen Je nach Beschichtung der Rotorblätter kann es zu Belästigungen durch Lichtreflexion kommen. Dabei wird das direkte Sonnenlicht so an den Rotorblättern gespiegelt, dass es als „Flackerlicht“ am Immissionsort belästigend wirkt. In der Vergangenheit ist dieser Effekt bei hochglänzenden Rotoroberflächen aufgetreten. Diese Oberflächengesta | ichtreflexion kommen. Dabei wird das direkte Sonnenlicht so an den | Rotorblättern | gespiegelt, dass es als „Flackerlicht“ am Immissionsort belästige | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| s Bundesverwaltungsgerichts reicht es aus, wenn der Turm und das Fundament einer Windenergieanlage innerhalb der überbaubaren Grundstücksfläche stehen. Hinsichtlich des lediglich von den Rotorblättern überstrichenen Bereichs kann der Bebauungsplan auf eine Geltung der Baugrenze für die Rotorblätter verzichten. Die Gemeinde möchte diese Möglichkeit nutzen, weil sie die Länge von Rotor | baren Grundstücksfläche stehen. Hinsichtlich des lediglich von den | Rotorblättern | überstrichenen Bereichs kann der Bebauungsplan auf eine Geltung d | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| ättern überstrichenen Bereichs kann der Bebauungsplan auf eine Geltung der Baugrenze für die Rotorblätter verzichten. Die Gemeinde möchte diese Möglichkeit nutzen, weil sie die Länge von Rotorblättern nicht abschließend festsetzt und einer eventuellen Verwendung von Rotoren, die das Maß der zugrunde gelegten Anlagengröße etwas überschreiten, positiv gegenüber steht. Ihr Ziel ist es, | e Gemeinde möchte diese Möglichkeit nutzen, weil sie die Länge von | Rotorblättern | nicht abschließend festsetzt und einer eventuellen Verwendung von | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| e Gemeinde der größeren Gestaltungsfreiheit innerhalb der MW-Klasse den Vorrang. Die Gemeinde kann diese Möglichkeit des Verzichts auf Festsetzung auch nutzen, weil eine Verlängerung von Rotorblättern i.d.R. keine relevanten Auswirkungen auf die Schutzgüter hat und deshalb keiner verbindlichen Vorabregelung durch eine Baugrenze bedarf. Lediglich zu den Außenbereichswohngebäuden hin w | Verzichts auf Festsetzung auch nutzen, weil eine Verlängerung von | Rotorblättern | i.d.R. keine relevanten Auswirkungen auf die Schutzgüter hat und | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| kungen auf die Schutzgüter hat und deshalb keiner verbindlichen Vorabregelung durch eine Baugrenze bedarf. Lediglich zu den Außenbereichswohngebäuden hin würde sich eine Verlängerung von Rotorblättern nachteilig auswirken und dem Planungsziel der Gemeinde widersprechen können. Dies wird jedoch mit einer entsprechenden Begrenzung des Geltungsbereiches geregelt, so dass auf eine Baugre | den Außenbereichswohngebäuden hin würde sich eine Verlängerung von | Rotorblättern | nachteilig auswirken und dem Planungsziel der Gemeinde widersprec | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| g der Festsetzung kann anhand der Betriebsprotokolle der Anlagen überprüft werden. Beeinträchtigungen durch Lichtreflexion sind aufgrund der heute verwendeten, mattierten Oberflächen von Rotorblättern nicht zu erwarten. Beim Betrieb der Anlagen können Bodenschwingungen auftreten. Es sind jedoch keine empfindlichen Nutzungen im relevanten Umkreis bekannt. Eine Gefährdung durch Eisabwu | on sind aufgrund der heute verwendeten, mattierten Oberflächen von | Rotorblättern | nicht zu erwarten. Beim Betrieb der Anlagen können Bodenschwingun | Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg | |
| gungsenergie (kinetische Energie) des Windes 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 Ro | hst in ein Drehmoment (drehende Kraft, mechanische Energie) an den | Rotorblättern | umgewandelt und dann von einem Generator in elektrische Energie ü | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| im Triebstrang liegt bei etwa 42 bis 45 Prozent. Komponenten 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 wi | Windkraftanlage (siehe Abbildung 1) sind der Rotor (bestehend aus | Rotorblättern | und Nabe), die Rotorwelle, ein Getriebe und ein Generator. Das Ge | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| gen dreidimensionalen aerodynamischen Phänomenen ausgesetzt, welche in Wechselwirkung mit der Struktur stehen. Diese reichen von Effekten im Sub-Millimeter-Bereich in der Grenzschicht an Rotorblättern bis hin zu einigen hundert Kilometern bei Windpark-Clustern. Eine große Herausforderung ist es daher, das Zusammenspiel dieser aerodynamischen Phänomene über einen so großen Skalenberei | chen von Effekten im Sub-Millimeter-Bereich in der Grenzschicht an | Rotorblättern | bis hin zu einigen hundert Kilometern bei Windpark-Clustern. Eine | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| chnologien in vielen Fällen nicht lohnen, Letzteres lässt Potenziale durch optimierte Materialversorgung der Produktion und Teilautomatisierungen ungenutzt. Am Beispiel der Fertigung von Rotorblättern wird derzeit bereits die vollständige Automatisierung des Legeprozesses textiler Halbzeuge erforscht, ähnliche Automatisierungskonzepte sind auch für weitere Teilprozesse erforderlich. | und Teilautomatisierungen ungenutzt. Am Beispiel der Fertigung von | Rotorblättern | wird derzeit bereits die vollständige Automatisierung des Legepro | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| Hinblick auf die soziale Akzeptanz von WEA eine wesentliche Herausforderung, der mit interdisziplinären Ansätzen begegnet werden kann. So können etwa bei der technischen Optimierung von Rotorblättern oder Tragkonstruktionen von WEA bereits in der Entwicklung deren Auswirkungen auf die Akzeptanz erfasst und bereits in der Konstruktion berücksichtigt werden. Gesamtsystem Aufgrund der | et werden kann. So können etwa bei der technischen Optimierung von | Rotorblättern | oder Tragkonstruktionen von WEA bereits in der Entwicklung deren | acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V. | |
| t: Unausgeglichene Trägheitskräfte im Rotor wegen Massenexzentrizität (Masse und/oder Schwerpunktslage), Aerodynamische Unwucht Unterschiedliche aerodynamische Zustände und Kräfte an den Rotorblättern WIRKRICHTUNG DER UMLAUFENDEN UNWUCHTKRÄFTE UND BETRIEBSPUNKT-EINFLUSS: Massenunwucht: Radiale MU-Fliehkraft in der Rotorebene (Bild 2), proportional zum Quadrat der Rotordrehzahl FMU ~ | Unwucht Unterschiedliche aerodynamische Zustände und Kräfte an den | Rotorblättern | WIRKRICHTUNG DER UMLAUFENDEN UNWUCHTKRÄFTE UND BETRIEBSPUNKT-EINF | Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE) | |
| für alle der Witterung ausgesetzten Konstruktionsteile nach DIN 1055-5 zu ermitteln. Sofern der Betrieb unter Eislasten nicht sicher ausgeschlossen werden kann, ist der Eisansatz an den Rotorblättern durch eine über die Länge des Rotorblattes verteilt anzunehmende Masse mE(ξ) nach Bild 3 und Gleichung (GL 8) zu berücksichtigen. Die Eismasse ist als an der Profilvorderkante des Rotor | nicht sicher ausgeschlossen werden kann, ist der Eisansatz an den | Rotorblättern | durch eine über die Länge des Rotorblattes verteilt anzunehmende | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| hmende Masse mE(ξ) nach Bild 3 und Gleichung (GL 8) zu berücksichtigen. Die Eismasse ist als an der Profilvorderkante des Rotorblattes wirkend anzunehmen. Dabei ist: Bild 3: Eisansatz an Rotorblättern bei Anlagen in Betrieb 8 Einwirkungskombinationen Zur Ermittlung der Beanspruchungen sind die in DIN EN 61400-1 aufgeführten äußeren Bedingungen und Einwirkungen unter Berücksichtigung | s Rotorblattes wirkend anzunehmen. Dabei ist: Bild 3: Eisansatz an | Rotorblättern | bei Anlagen in Betrieb 8 Einwirkungskombinationen Zur Ermittlung | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| anlagenbezogenen Gewässerschutz zu beachten. 15 Wiederkehrende Prüfungen 15.1 Allgemeines Wiederkehrende Prüfungen sind in regelmäßigen Intervallen durch Sachverständige an Maschine und Rotorblättern sowie an der Tragstruktur (Turm und zugängliche Bereiche der Fundamente) durchzuführen. Die Prüfintervalle hierfür ergeben sich aus den gutachterlichen Stellungnahmen zur Maschine (sieh | in regelmäßigen Intervallen durch Sachverständige an Maschine und | Rotorblättern | sowie an der Tragstruktur (Turm und zugängliche Bereiche der Fund | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| triebnahme und Wiederinbetriebnahme Bei Mängeln, die die Standsicherheit der Windenergieanlage ganz oder teilweise gefährden oder durch die unmittelbare Gefahren von der Maschine und den Rotorblättern ausgehen können, ist die Anlage unverzüglich außer Betrieb zu setzen. Die Wiederinbetriebnahme nach Beseitigung der Mängel setzt die Freigabe durch den Sachverständigen voraus. 15.5 Dok | rden oder durch die unmittelbare Gefahren von der Maschine und den | Rotorblättern | ausgehen können, ist die Anlage unverzüglich außer Betrieb zu set | Deutsches Instituts für Bautechnik (DIBt) | |
| zwischen 2005 und 2010 lässt sich durch eine vermehrte Installation küstennaher Anlagen in China mit geringeren Nennleistungen erklären. In OffshoreAnwendungen werden bei neuentwickelten Rotorblättern inzwischen Blattlängen von über 80 Metern erreicht. Auch für die windschwachen Binnenstandorte werden häufig größere Rotoren eingesetzt, um Stromgestehungskosten zu senken. Abb. 4: Entw | tungen erklären. In OffshoreAnwendungen werden bei neuentwickelten | Rotorblättern | inzwischen Blattlängen von über 80 Metern erreicht. Auch für die | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ren eingesetzt, um Stromgestehungskosten zu senken. Abb. 4: Entwicklung der Windenergieanlagengröße an Land Abb. 5: Entwicklung der Offshore-Windenergieanlagengröße Für die Fertigung von Rotorblättern aus Faserverbundwerkstoffen gibt es Vorhaben, die die gängigen offenen Verfahren wie Handlaminieren und Faserspritzen in Handarbeit durch automatisierte Prozesse ersetzen sollen. Diese | icklung der Offshore-Windenergieanlagengröße Für die Fertigung von | Rotorblättern | aus Faserverbundwerkstoffen gibt es Vorhaben, die die gängigen of | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| esen 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 lokal und zeitlich schwankende Windstärken untersucht. Neben einer Steigerung der Energieausbeute steht dabei auch die Verlängerung der Lebensdauer dieser stark belasteten Komponente | en Forschungsprojekten werden Maßnahmen zur passiven Anpassung von | Rotorblättern | an lokal und zeitlich schwankende Windstärken untersucht. Neben e | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| er 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 auch Rotoren fortlaufend überwacht werden. Das Gleiche gilt für die Türme, die Fundamente und die Komponenten in den Schalt | amit Komponenten vor größeren Schäden bewahren. Um kleine Risse in | Rotorblättern | , aus denen schnell Brüche werden, sofort zu erkennen, sollten auc | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| Repowering, der Ersatz bestehender Anlagen durch leistungsfähigere, eine Rolle spielen. Die dazugehörigen Second-Life-Strategien und Märkte sind schwer einzuschätzen. Die Entsorgung von Rotorblättern etwa kann der WEA-Betreiber durch thermische Beseitigung erledigen. Dazu werden die Blätter am Ort der demontierten WEA von Dienstleistern zerkleinert, um transportfähig zu sein. Es fal | trategien und Märkte sind schwer einzuschätzen. Die Entsorgung von | Rotorblättern | etwa kann der WEA-Betreiber durch thermische Beseitigung erledige | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ehmer, der Beton aus dem Turm kann zerkleinert und ebenfalls weiterverwendet werden. Sofern die Rotorblätter aus Kostengründen nicht eingelagert werden, können die Faserverbundstoffe aus Rotorblättern und Gondeln beispielsweise in Öfen der Zementproduktion energetisch verwertet werden. Ein Teil der übrigen Komponenten – z. B. intakte Rotorblätter – können als Ersatzteilvorrat dienen. | ründen nicht eingelagert werden, können die Faserverbundstoffe aus | Rotorblättern | und Gondeln beispielsweise in Öfen der Zementproduktion energetis | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| gestellt. Die Faserschichten werden mit Harz (meist Epoxidharz) verklebt. Seltener bestehen Rotorblätter aus Holz, Holz-Epoxid- oder Holz-Faser-Epoxid-Verbundwerkstoffen. Im Gegensatz zu Rotorblättern aus GFK und CFK können die in kleinen Anlagen verwendeten Blätter aus Holz besser recycelt werden. Verbundkunststoffe weisen eine hohe Festigkeit auf, sind dabei korrosionsbeständig und | Epoxid- oder Holz-Faser-Epoxid-Verbundwerkstoffen. Im Gegensatz zu | Rotorblättern | aus GFK und CFK können die in kleinen Anlagen verwendeten Blätter | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| Anlagen verwendeten Blätter aus Holz besser recycelt werden. Verbundkunststoffe weisen eine hohe Festigkeit auf, sind dabei korrosionsbeständig und besonders leicht. Die Lebensdauer von Rotorblättern liegt bei guter Wartung bei über 20 Jahren. Weiterhin können sie mehrfach repariert werden, was die Lebensdauer ebenfalls verlängert. Es ist damit zu rechnen, dass im Jahr 2024 mehr als | abei korrosionsbeständig und besonders leicht. Die Lebensdauer von | Rotorblättern | liegt bei guter Wartung bei über 20 Jahren. Weiterhin können sie | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| Wartung bei über 20 Jahren. Weiterhin können sie mehrfach repariert werden, was die Lebensdauer ebenfalls verlängert. Es ist damit zu rechnen, dass im Jahr 2024 mehr als 10.000 Tonnen an Rotorblättern pro Jahr entsorgt bzw. recycelt werden müssen, ohne dass zurzeit ein Verfahren zur Faser-Rückgewinnung im industriellen Maßstab existiert. Für eine lange Lebensdauer von WEA verfügen Ro | ist damit zu rechnen, dass im Jahr 2024 mehr als 10.000 Tonnen an | Rotorblättern | pro Jahr entsorgt bzw. recycelt werden müssen, ohne dass zurzeit | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| 100 % hat die Zajons Zerkleinerungs GmbH im Jahr 2011 den Innovationspreis der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V (AKV) gewonnen. Eine elegantere Methode des Recyclings von Rotorblättern läge in der Rückgewinnung und Wiederverwendung der Fasern. Die meisten heute produzierten Rotorblätter haben einen Anteil von etwa 70 % GFK. CFK wird nur an Stellen verbaut, an denen ei | ffe e.V (AKV) gewonnen. Eine elegantere Methode des Recyclings von | Rotorblättern | läge in der Rückgewinnung und Wiederverwendung der Fasern. Die me | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| bedingter Abfälle) benötigt werden. Diese Zahlen verdeutlichen, welche Mengen hochwertiger CFK Materialien ungenutzt blieben, wenn sie nicht durch ein Recycling zurückgewonnen würden. In Rotorblättern sind CFK-Fasern nicht gleichmäßig verteilt und noch in einem geringen Maße vorhanden. Zudem bestehen die Rotorblätter, die gegenwärtig zur Entsorgung anfallen, fast ausschließlich aus G | eben, wenn sie nicht durch ein Recycling zurückgewonnen würden. In | Rotorblättern | sind CFK-Fasern nicht gleichmäßig verteilt und noch in einem geri | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| zukünftig ändern, da zu erwarten ist, dass in den nächsten Jahren die Rückläufe aus der Windenergie steigen werden. Konzepte und Verfahren werden dann auch für das Recycling von CFK aus Rotorblättern erforderlich. Ein Verfahren könnte das Recycling der CFK Valley Stade Recycling GmbH sein. Das Unternehmen wendet zur Trennung der Fasern von der Kunststoffmatrix einen Pyrolyseprozess | zepte und Verfahren werden dann auch für das Recycling von CFK aus | Rotorblättern | erforderlich. Ein Verfahren könnte das Recycling der CFK Valley S | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| t werden, in denen kurze Carbonfasern benötigt werden. Die CFK Valley Stade Recycling GmbH hat bislang nur Carbonfasern aus „kleineren“ Bauteilen mit einem hohen CFK-Anteil recycelt. Bei Rotorblättern lohnen sich nur die Bruchstücke, die zum überwiegenden Anteil aus CFK bestehen. Technisch ist es durchaus möglich, CFK durch Pyrolyse aus den Rotoren zu gewinnen, nachdem vorher eine me | aus „kleineren“ Bauteilen mit einem hohen CFK-Anteil recycelt. Bei | Rotorblättern | lohnen sich nur die Bruchstücke, die zum überwiegenden Anteil aus | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| em großen Anteil an Carbonfasern erfolgt ist. Bezogen auf die Windenergiebranche beschränkt sich die Rückgewinnung von Carbonfasern derzeit auf Produktionsabfälle aus der Herstellung von Rotorblättern . Eine Möglichkeit zur Fraktionierung der gewünschten Materialien für ein CFK-Recycling wird im Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) untersucht. Durch eine zielgerichtete | arbonfasern derzeit auf Produktionsabfälle aus der Herstellung von | Rotorblättern | . Eine Möglichkeit zur Fraktionierung der gewünschten Materialien | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| sind in der Herausgabe von Daten im Allgemeinen sehr zurückhaltend. Dies trifft auch auf die Angaben über die Zusammensetzung von Komponenten der WEA für ein fachgerechtes Recycling von Rotorblättern zu, bei denen derzeit maximal eine stoffliche Verwertung als Rohstoffsubstitut gemeinsam mit einer energetischen Verwertung möglich ist. Aufgrund der Tatsache, dass insbesondere die ins | etzung von Komponenten der WEA für ein fachgerechtes Recycling von | Rotorblättern | zu, bei denen derzeit maximal eine stoffliche Verwertung als Rohs | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| h für die Instandhaltung deutlich verringert. 12.3 End-of-Life Von WEA können insbesondere Stahl, Metalle und Beton stofflich verwertet werden. Dagegen ist eine stoffliche Verwertung von Rotorblättern aufgrund des hohen Kunststoffanteils und bei den Gondeln eher schwierig. Gründe dafür liegen in der unbekannten Zusammensetzung, der Schwierigkeit der Rückgewinnung der verwendeten Selt | flich verwertet werden. Dagegen ist eine stoffliche Verwertung von | Rotorblättern | aufgrund des hohen Kunststoffanteils und bei den Gondeln eher sch | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| liegen in der unbekannten Zusammensetzung, der Schwierigkeit der Rückgewinnung der verwendeten Seltenen Erden und der Trennbarkeit der verwendeten Materialien. Stand der Technik bei den Rotorblättern ist derzeit das CompoCycle-Verfahren, bei dem nach Zerkleinerung der Rotorblätter Metalle abgeschieden werden und der Faserverbund-Anteil als Ersatzbrennstoff und Rohstoffsubstitut der | rennbarkeit der verwendeten Materialien. Stand der Technik bei den | Rotorblättern | ist derzeit das CompoCycle-Verfahren, bei dem nach Zerkleinerung | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| n Abriss und Demontage ausgeschrieben und die Variante der umweltverträglichen Demontage aus Kostengründen meistens nicht in Anspruch genommen. Ein Recycling der Faserverbund-Anteile aus Rotorblättern ist noch nicht in industriellem Maßstab möglich, lediglich die Firma CompoCycle® verwertet die Eisen- und Nichteisenmetalle der Rotorblätter stofflich. Aufgrund des Kohlenstoffanteils w | t in Anspruch genommen. Ein Recycling der Faserverbund-Anteile aus | Rotorblättern | ist noch nicht in industriellem Maßstab möglich, lediglich die Fi | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| Regel in Müllverbrennungsanlagen oder Zementwerken zur Verbrennung beigemischt. Sobald deutlich größere Mengen zur Verbrennung anfallen, könnte es aber aufgrund des hohen GFK-Anteils in Rotorblättern zu Rückständen und Verklebungen in den Brennkammern kommen, die den Betrieb der Müllverbrennungsanlage oder des Zementwerks beeinträchtigen. Nicht nur aufgrund dieses Risikos, sondern | rennung anfallen, könnte es aber aufgrund des hohen GFK-Anteils in | Rotorblättern | zu Rückständen und Verklebungen in den Brennkammern kommen, die d | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| rn kommen, die den Betrieb der Müllverbrennungsanlage oder des Zementwerks beeinträchtigen. Nicht nur aufgrund dieses Risikos, sondern auch, weil die Menge an zur Entsorgung anstehenden Rotorblättern ab 2020 stark zunehmen wird, ist es erforderlich, mit Nachdruck an der Entwicklung geeigneter Recyclingverfahren zu arbeiten. Es gibt mehrere Forschungsvorhaben, die sich u. a. mit der | isikos, sondern auch, weil die Menge an zur Entsorgung anstehenden | Rotorblättern | ab 2020 stark zunehmen wird, ist es erforderlich, mit Nachdruck a | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| rk zunehmen wird, ist es erforderlich, mit Nachdruck an der Entwicklung geeigneter Recyclingverfahren zu arbeiten. Es gibt mehrere Forschungsvorhaben, die sich u. a. mit der Pyrolyse von Rotorblättern beschäftigen, um ausreichend lange Fasern zurückzugewinnen und diese einer neuen Nutzung zuführen zu können. Die meist nur den Herstellern bekannte Zusammensetzung der Rotorblätter ersc | bt mehrere Forschungsvorhaben, die sich u. a. mit der Pyrolyse von | Rotorblättern | beschäftigen, um ausreichend lange Fasern zurückzugewinnen und di | VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH | |
| ling. Zudem sind neue Glasfasern zurzeit sehr kostengünstig, so dass sich der Einsatz eines so energieintensiven Verfahrens wie der Pyrolyse von GFK derzeit nicht lohnt. Ideen, Teile von Rotorblättern durch gezielte Sprengungen (energetische Demontage) in geeignete Fragmente für verschiedene Recyclingverfahren zu trennen, könnten einen neuen Ansatz ergeben, um recycelfähige Fraktione | ens wie der Pyrolyse von GFK derzeit nicht lohnt. Ideen, Teile von | Rotorblättern | durch gezielte Sprengungen (energetische Demontage) in geeignete | 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: