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tät erreicht. Dies gelingt mit einer schnellen Regelung der Drehzahlnachgiebigkeit (Schlupf) des netzgekoppelten Asynchrongenerators. Durch das Zusammenspiel des nun als Schwungrad fungierenden Rotors mit der etwas langsameren Pitch-Regelung lassen sich Windschwankungen oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit recht befriedigend ausregeln. Besonders in Deutschland wurde durch die oben genannten
ongenerators. Durch das Zusammenspiel des nun als Schwungrad fungierenden
Rotors mit der etwas langsameren Pitch-Regelung lassen sich Windschwankungen obeUniversität Stuttgart. Themenheft Forschung Nr. 6, 2010
der Gemeinde befinden, in der die WEA errichtet werden soll. 4.1.2 Abstandsanforderungen Der erforderliche Abstand berechnet sich aus der Höhe der WEA, d. h. der Nabenhöhe zuzüglich Radius des Rotors (Art. 82 Abs. 2 Satz 1 BayBO). Der Abstand bemisst sich nach Art. 82 Abs. 2 Satz 2 BayBO von der Mitte des Mastfußes der Anlage bis zum nächstgelegenen, geschützten Wohngebäude (4.1.1). Da sich
chnet sich aus der Höhe der WEA, d. h. der Nabenhöhe zuzüglich Radius des
Rotors (Art. 82 Abs. 2 Satz 1 BayBO). Der Abstand bemisst sich nach Art. 82 Abs.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
höhe zuzüglich Rotorradius, auszugehen. Die Abstandsfläche ist einzuhalten ab einem Kreis um die Mittelachse der Anlage; der Radius dieses Kreises wird durch den Abstand des senkrecht stehenden Rotors vom Mastmittelpunkt bestimmt. Abweichungen (Art. 63 Abs. 1 BayBO) von den Abstandsflächen können regelmäßig zugelassen werden, da WEA in verschiedener Hinsicht keine typischen baulichen Anlagen
der Radius dieses Kreises wird durch den Abstand des senkrecht stehenden
Rotors vom Mastmittelpunkt bestimmt. Abweichungen (Art. 63 Abs. 1 BayBO) von denBayerische 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
e Abstandsfläche eingehalten werden kann, oftmals nicht existieren. 7.3.3 Rücksichtnahmegebot WEA können nach gefestigter Rechtsprechung aufgrund ihrer Höhe sowie der ständigen Drehbewegung des Rotors samt den Flügel eine optisch bedrängende Wirkung auf bewohnte Nachbargrundstücke entfalten und damit gegen das in § 35 Abs. 3 Satz 1 BauGB als unbenannter Belang verankerte Gebot der Rücksichtn
r Rechtsprechung aufgrund ihrer Höhe sowie der ständigen Drehbewegung des
Rotors samt den Flügel eine optisch bedrängende Wirkung auf bewohnte NachbargrunBayerische 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
nd den Art. 23, 24 des Bayerischen Straßen- und Wegegesetzes (BayStrWG) zu beachten. Die Anbauverbotszone und grundsätzlich auch die Anbaubeschränkungszone sind von der WEA einschließlich ihres Rotors freizuhalten. Der Rotor, mit Rotorblattspitze, darf – auch bei entsprechender Drehbewegung – grundsätzlich nicht in die Anbaubeschränkungszone hineinragen. In der Anbaubeschränkungszone kommt e
ich auch die Anbaubeschränkungszone sind von der WEA einschließlich ihres
Rotors freizuhalten. Der Rotor, mit Rotorblattspitze, darf – auch bei entsprecheBayerische 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
he der Ersatzzahlung für WEA wird festgesetzt in Abhängigkeit von der Bedeutung des Landschaftsbildes nach Wertstufen und der Gesamthöhe der Anlage, definiert als Nabenhöhe zuzüglich Radius des Rotors , wobei die Nabenhöhe die Höhe der Achse ist, um die sich die Flügel des Rotors drehen. Die Ermittlung der Wertstufen erfolgt in einem Umkreis des Fünfzehnfachen der Anlagenhöhe um die Anlage. I
d der Gesamthöhe der Anlage, definiert als Nabenhöhe zuzüglich Radius des
Rotors, wobei die Nabenhöhe die Höhe der Achse ist, um die sich die Flügel des RBayerische 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
des Landschaftsbildes nach Wertstufen und der Gesamthöhe der Anlage, definiert als Nabenhöhe zuzüglich Radius des Rotors, wobei die Nabenhöhe die Höhe der Achse ist, um die sich die Flügel des Rotors drehen. Die Ermittlung der Wertstufen erfolgt in einem Umkreis des Fünfzehnfachen der Anlagenhöhe um die Anlage. Insofern können auch Ausschlussgebiete nach Nr. 8.2.1 betroffen sein. Sind mehre
s, wobei die Nabenhöhe die Höhe der Achse ist, um die sich die Flügel des
Rotors drehen. Die Ermittlung der Wertstufen erfolgt in einem Umkreis des FünfzeBayerische 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
schalteten Zustand der Anlage tauendes Eis direkt auf die Wege und Straßen herab fällt. Für einen Teilabschnitt an einem Anlagenstandort wird von dieser Vorgabe abgewichen, so dass ein Teil des Rotors ggf. über die Straße "Im Wiehe" streichen kann. Durch ein Betriebsführungs- und ein Sicherheitssystem kann dieses Gefährdungspotential auf ein Minimum reduziert werden. Um einen ausreichenden S
Anlagenstandort wird von dieser Vorgabe abgewichen, so dass ein Teil des
Rotors ggf. über die Straße "Im Wiehe" streichen kann. Durch ein BetriebsführungSamtgemeinde Thedinghausen
ch 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 landschaftsgestalterische Einfluss auf die jeweilige Umgebung zu. Insbesondere durch sehr hohe Anlagen kann die Maßstäblichkeit des Landschaftsbil
e Nabe der Rotorachse, desto größer ist im allg. auch der Durchmesser des
Rotors. Mit steigender Höhe der Anlage nimmt auch der landschaftsgestalterische Samtgemeinde Thedinghausen
Abs. 1 Nr. 3 BNatSchG (Zerstörung von Fortpflanzungs- und Ruhestätten) ausgelöst wird. Im weiteren Sinne ist auch die Nichtmehrnutzbarkeit eines Brutreviers (z.B. durch den Effekt des drehenden Rotors ) als Zerstörung einer Fortpflanzungsstätte zu werten. Dies gilt allerdings im artenschutzrechtlichen Sinne nur dann, wenn im Umfeld keine geeigneten Ausweichhabitate zur Verfügung stehen und in
chtmehrnutzbarkeit eines Brutreviers (z.B. durch den Effekt des drehenden
Rotors) als Zerstörung einer Fortpflanzungsstätte zu werten. Dies gilt allerdingVDH Projektmanagement GmbH
otorblätter werden Lichtreflexionen (sog. Discoeffekt) vermieden. Die Untersuchung bezieht sich auf den Zeitpunkt und die Dauer einer möglichen Beeinträchtigung durch Schattenwurf des drehenden Rotors . In der Berechnung zum Schattenwurf wurden die fünf geplanten (WEA 01 bis 05) sowie die 26 bestehenden und genehmigten Anlagen gem. Tabelle 14 bewertet. Die Orientierungswerte für das Fehlen vo
e Dauer einer möglichen Beeinträchtigung durch Schattenwurf des drehenden
Rotors. In der Berechnung zum Schattenwurf wurden die fünf geplanten (WEA 01 bisVDH Projektmanagement GmbH
Abs. 1 Nr. 3 BNatSchG (Zerstörung von Fortpflanzungs- und Ruhestätten) ausgelöst wird. Im weiteren Sinne ist auch die Nichtmehrnutzbarkeit eines Brutreviers (z.B. durch den Effekt des drehenden Rotors ) als Zerstörung einer Fortpflanzungsstätte zu werten. Dies gilt allerdings im artenschutzrechtlichen Sinne nur dann, wenn im Umfeld keine geeigneten Ausweichhabitate zur Verfügung stehen und in
chtmehrnutzbarkeit eines Brutreviers (z.B. durch den Effekt des drehenden
Rotors) als Zerstörung einer Fortpflanzungsstätte zu werten. Dies gilt allerdingVDH Projektmanagement GmbH
otorblätter werden Lichtreflexionen (sog. Discoeffekt) vermieden. Die Untersuchung bezieht sich auf den Zeitpunkt und die Dauer einer möglichen Beeinträchtigung durch Schattenwurf des drehenden Rotors . In der Berechnung zum Schattenwurf wurden die fünf geplanten (WEA 01 bis 05) sowie die 26 bestehenden und genehmigten Anlagen gem. Tabelle 14 auf Seite 65 bewertet. Die Orientierungswerte für
e Dauer einer möglichen Beeinträchtigung durch Schattenwurf des drehenden
Rotors. In der Berechnung zum Schattenwurf wurden die fünf geplanten (WEA 01 bisVDH Projektmanagement GmbH
iums (z.B. Luft bei NN = 1,5 • 10-5 m2/s). Fazit: Bei den großen Windkraftanlagen liegen die Reynoldszahlen an der Blattspitze im überkritischen ReBereich von 0,6 bis 8 • 106, je nach Größe des Rotors und hat einen geringen Strömungswiderstand. Bei den sog. kleinen Windkraftanlagen befindet sich die Blattspitze des Rotors noch im unterkritischen ReBereich der Reynoldszahlen < 0,6 • 106 und h
spitze im überkritischen ReBereich von 0,6 bis 8 • 106, je nach Größe des
Rotors und hat einen geringen Strömungswiderstand. Bei den sog. kleinen WindkrafDEWI Magazin Nr. 28, 02/2006
tze im überkritischen ReBereich von 0,6 bis 8 • 106, je nach Größe des Rotors und hat einen geringen Strömungswiderstand. Bei den sog. kleinen Windkraftanlagen befindet sich die Blattspitze des Rotors noch im unterkritischen ReBereich der Reynoldszahlen < 0,6 • 106 und hat damit einem hohen Strömungswiderstand. Gleitzahl E Bei der aerodynamischen Gestaltung wirken an dem Tragflügelprofil de
. Bei den sog. kleinen Windkraftanlagen befindet sich die Blattspitze des
Rotors noch im unterkritischen ReBereich der Reynoldszahlen < 0,6 • 106 und hat DEWI Magazin Nr. 28, 02/2006
rgieanlagen (WEA) sind wesentlich effizienter und technisch ausgereifter, als noch vor einigen Jahren. Jüngste Entwicklungsschritte zeigen, dass sich durch eine Verbesserung der Aerodynamik des Rotors erhebliche Ertragssteigerungen bei gleicher Rotorfläche erzielen lassen. So haben WEA älterer Bauweise oft Rotorblattprofile, die für die Flugzeugindustrie entwickelt und nicht speziell für den
ngsschritte zeigen, dass sich durch eine Verbesserung der Aerodynamik des
Rotors erhebliche Ertragssteigerungen bei gleicher Rotorfläche erzielen lassen. Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
ger in der Nähe der Rotorblattwurzel auftreten, ist das Verhalten der dickeren Profilabschnitte relevanter. Im Außenbereich ist der Anstellwinkel hauptsächlich durch die Drehgeschwindigkeit des Rotors definiert und ändert sich nur langsam. In Bereich der Rotorblattwurzel können leichte Variationen der Windgeschwindigkeit eine deutliche Änderung des Anstellwinkels verursachen. AP 2 – Akusti
ich ist der Anstellwinkel hauptsächlich durch die Drehgeschwindigkeit des
Rotors definiert und ändert sich nur langsam. In Bereich der Rotorblattwurzel köDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
ng dargestellt. Aus Gründen der Rechenkapazität (Anzahl der numerischen Gitterzellen < 9 Mio.) wurde ein rotationssymmetrisches Modell angesetzt, so dass das Rechengitter nur ein Rotorblatt des Rotors einschließt. Als Konsequenz ergeben sich entsprechende Einschränkungen für die Form der Gondel sowie der Verzicht auf einen Turm im Modell. Durch die Vorgabe einer starren Geometrie konnten ebe
risches Modell angesetzt, so dass das Rechengitter nur ein Rotorblatt des
Rotors einschließt. Als Konsequenz ergeben sich entsprechende Einschränkungen füDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
ht. - Die Strömung verläuft entlang der x-Achse des Models mit folgenden Annahmen: Dichte ρ=1.243 kg/ m³, Windgeschwindigkeit v=12.5 m/s, Temperatur T=284 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
gkeit v=12.5 m/s, Temperatur T=284 K (11°C) - Die Drehgeschwindigkeit des
Rotors wird für die verschiedenen Rechnungen variiert, während eines Durchlaufs Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
nd 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 enthaltenen Leistung, während der Schubbeiwert die Schubkraft des Windes auf den Rotor mit der Kraft des Staudrucks auf die Rotorfläche ins Verhältnis setzt. Stationäre Betriebszust
ch bedeutet der Leistungsbeiwert das Verhältnis der Leistungsausbeute des
Rotors zur im Wind enthaltenen Leistung, während der Schubbeiwert die SchubkraftDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
ind enthaltenen Leistung, während der Schubbeiwert die Schubkraft des Windes auf den Rotor mit der Kraft des Staudrucks auf die Rotorfläche ins Verhältnis setzt. Stationäre Betriebszustände des Rotors bei konstanter Anströmwindgeschwindigkeit und Rotordrehzahl konnten ermittelt werden. Die Verwendung eines 3D-Modells ermöglicht es, die komplexen Strömungsverhältnisse am Rotor darzustellen. I
auf die Rotorfläche ins Verhältnis setzt. Stationäre Betriebszustände des
Rotors bei konstanter Anströmwindgeschwindigkeit und Rotordrehzahl konnten ermitDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
Nordex S77 [Nor]. Abbildung 5: Schubbeiwert cs, Leistungsbeiwert cp in Abhängigkeit von Schnelllaufzahl für Windgeschwindigkeit 12.5m/s, Pitch=5 Grad In Abbildung 5 wird die Leistungskurve des Rotors in dimensionsloser Form als Leistungsbeiwert in Abhängigkeit von der Schnelllaufzahl dargestellt. Der typischen Verlauf mit einer ansteigenden Flanke bei kleinen Schnelllaufzahlen bis hin zu =
ndigkeit 12.5m/s, Pitch=5 Grad In Abbildung 5 wird die Leistungskurve des
Rotors in dimensionsloser Form als Leistungsbeiwert in Abhängigkeit von der SchnDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
des Blatts kaum Änderungen gegenüber derjenigen des unbearbeiteten Blatts erfährt. Als Fazit kann festgestellt werden, dass der Einsatz von Gurney-Flaps zwar für niedrige Schnelllaufzahlen des Rotors Leistungssteigerungen bewirken kann, jedoch gerade im Maximalbereich der Leistungskurve auch Einbußen auf Grund verstärkter Verwirbelungen in Kauf genommen werden müssen. Rotorblattoptimierung
dass der Einsatz von Gurney-Flaps zwar für niedrige Schnelllaufzahlen des
Rotors Leistungssteigerungen bewirken kann, jedoch gerade im Maximalbereich der Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
en Schnelllaufzahlen dargestellt, was Aussagen hinsichtlich der Laststeigerungen bei modifizierten Rotoren erlaubt. Als Lastsensoren wurden die Kraft- und Drehmomentkomponenten am Drehpunkt des Rotors ausgewählt. Insbesondere entsprechen die Zuwächse in den x-Komponenten von Kraft- und Drehmoment denjenigen von Schub- bzw. Leistungsbeiwert. Die prozentuale Drehmomentsteigerung (entspricht Se
Lastsensoren wurden die Kraft- und Drehmomentkomponenten am Drehpunkt des
Rotors ausgewählt. Insbesondere entsprechen die Zuwächse in den x-Komponenten voDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
e 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 85m Nabenhöhe würden laut einem Angebot, das Deutsche WindGuard vorliegt, bei etwa 35.000,-€ liegen. Zusätzlich würden die Anfahrts- und Tagespauschalen der Kräne sowie die Transpo
echnen wäre. Zum Vergleich: die Kosten für die Demontage eines kompletten
Rotors eine WEA mit 85m Nabenhöhe würden laut einem Angebot, das Deutsche WindGuDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
.000,-€ liegen. Zusätzlich würden die Anfahrts- und Tagespauschalen der Kräne sowie die Transportkosten für das Rotorblatt zu Buche schlagen. Nach der Modifizierung müsste für die Remontage des Rotors mit noch einmal den gleichen Kosten gerechnet werden, womit allein schon für den An- und Abbau des Rotors Kosten in Höhe von 70.000,-€ anfallen würden. Mit steigender Nabenhöhe steigen zudem au
tt zu Buche schlagen. Nach der Modifizierung müsste für die Remontage des
Rotors mit noch einmal den gleichen Kosten gerechnet werden, womit allein schon Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
r das Rotorblatt zu Buche schlagen. Nach der Modifizierung müsste für die Remontage des Rotors mit noch einmal den gleichen Kosten gerechnet werden, womit allein schon für den 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 relati
hen Kosten gerechnet werden, womit allein schon für den An- und Abbau des
Rotors Kosten in Höhe von 70.000,-€ anfallen würden. Mit steigender Nabenhöhe stDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
äfte eines Profilquerschnitts Es ist zu erkennen, dass zwei unterschiedliche Anströmfälle auftreten: Die erste Anströmung stellt der Umgebungswind dar, die zweite ist die durch die Rotation des Rotors erzeugte Anströmung. Die Resultierende aus diesen beiden Vektoren wirkt auf das jeweilige Rotorblattsegment. Der Winkel zwischen der Profilsehne und der resultierenden Anströmung ist der Anstel
g stellt der Umgebungswind dar, die zweite ist die durch die Rotation des
Rotors erzeugte Anströmung. Die Resultierende aus diesen beiden Vektoren wirkt aDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
wer), s. Anhang. Abbildung 13: Vergleich des Rotorleistungsbeiwertes CP mit anderen 1.5 MW Anlagen Das Cp – λ – Diagramm ist eine grundlegende Darstellung für die Leistungscharakteristik eines Rotors . Angestrebt wird ein guter CP- Wert bei einer Schnelllaufzahl von 5- 7 im Teillastbereich, da sich in diesem Bereich die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit befindet und sich hier eine Ertragsst
m ist eine grundlegende Darstellung für die Leistungscharakteristik eines
Rotors. Angestrebt wird ein guter CP- Wert bei einer Schnelllaufzahl von 5- 7 imDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
/www.iag.uni-stuttgart.de/laminarwindkanal/pdf-dateien/corrections.pdf, Zugriff: 27.09.2013. [GJ06] GAUNAA, M.; JOHANSEN, J.: Determination of the Maximum Aerodynamic Efficiency of Wind Turbine Rotors with Winglets; Journal of Physics Conference Series 75, 2006. [Hei08] HEINZELMANN, B.: Investigations into boundary layer fences in the hub area of wind turbine blades, EWEC. Brüssel 2008. [Kne
, J.: Determination of the Maximum Aerodynamic Efficiency of Wind Turbine
Rotors with Winglets; Journal of Physics Conference Series 75, 2006. [Hei08] HEIDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
] OERTEL, H.., RUCK, S.: Bioströmungsmechanik: Grundlagen, Methoden und Phänomene, Springer, 2012. [Rau07] RAUCH, J.: 3D numerical simulation and evaluation of the air flow through wind turbine rotors with focus on the hub area. In Peinke, P.S.J: Wind Energy, (S. 227- 230), Springer Verlag 2007. [RW12] REHFELDT, K., WALLASCH, A.: Status des Windenergieausbaus in Deutschland - Zusätzliche Aus
numerical simulation and evaluation of the air flow through wind turbine
rotors with focus on the hub area. In Peinke, P.S.J: Wind Energy, (S. 227- 230),Deutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
or mit dem Messschieber. 2. Stellen Sie den Rotor in gleichem Abstand vor den Windkanal auf, in dem Sie vorher die Windgeschwindigkeit gemessen haben, und bestimmen Sie die Leerlaufdrehzahl des Rotors mit dem Drehzahlmesser. Der Rotor wird dazu mit einer Taschenlampe angestrahlt. Der Drehzahlmesser errechnet die Drehzahl aus den Lichtimpulsen, die sich aus dem Durchlaufen der Rotorflügel dur
eschwindigkeit gemessen haben, und bestimmen Sie die Leerlaufdrehzahl des
Rotors mit dem Drehzahlmesser. Der Rotor wird dazu mit einer Taschenlampe angestUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
er Drehzahlmesser errechnet die Drehzahl aus den Lichtimpulsen, die sich aus dem Durchlaufen der Rotorflügel durch den Lichtstrahl 10 ergeben und muss daher auf die entsprechende Flügelzahl des Rotors eingestellt sein. 3. Legen Sie jetzt das Reibband um das Bremsrad. Es muss dabei 1/2 bis 3/4 -mal um das Rad geführt werden (also keine volle Umdrehung). 4. Die am Rad wirkende Bremskraft ergib
ichtstrahl 10 ergeben und muss daher auf die entsprechende Flügelzahl des
Rotors eingestellt sein. 3. Legen Sie jetzt das Reibband um das Bremsrad. Es musUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
um das Rad geführt werden (also keine volle Umdrehung). 4. Die am Rad wirkende Bremskraft ergibt sich aus der Differenz der Anzeigen der beiden Federkraftmesser. Bestimmen Sie die Drehzahl des Rotors als Funktion der Bremskraft. Auch die Leerlaufdrehzahl ist Teil dieser Funktion (bei F = 0). 5. Werten Sie die Messung aus und wiederholen Sie sie mit einem der anderen Rotoren. 3.3.5 Berechnun
der Anzeigen der beiden Federkraftmesser. Bestimmen Sie die Drehzahl des
Rotors als Funktion der Bremskraft. Auch die Leerlaufdrehzahl ist Teil dieser FuUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
rke und Spannung am Generator als Funktion des elektrischen Widerstands und der Windgeschwindigkeit 3.4.4 Durchführung 1. Bestimmen Sie die Lehrlaufdrehzahl (Drehzahl ohne elektrische Last) des Rotors . 2. Schalten Sie den Generator, den regelbaren Widerstand und das Amperemeter in Reihe und das Voltmeter parallel zum Generator. 3. Messen Sie die Rotordrehzahl in Abhängigkeit von der elektris
. Bestimmen Sie die Lehrlaufdrehzahl (Drehzahl ohne elektrische Last) des
Rotors. 2. Schalten Sie den Generator, den regelbaren Widerstand und das AmperemUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
e anschließend die Ergebnisse. Wie wirken sich unterschiedliche Messergebnisse bei der Windgeschwindigkeit auf die Energiewerte aus? B.3 Messung der Rotorleistung Die mechanische Leistung eines Rotors wird durch seine Drehzahl und seinen Drehmoment bestimmt. Die Drehgeschwindigkeit zur Bestimmung der Kreisfrequenz kann mit Hilfe einer optischen Messung bestimmt werden, die die Lichtimpulse
iewerte aus? B.3 Messung der Rotorleistung Die mechanische Leistung eines
Rotors wird durch seine Drehzahl und seinen Drehmoment bestimmt. Die DrehgeschwUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
n des Experiments wird das Windrad mittels eines Stativs ca. 15 cm vor den Ausgang des Windkanals platziert. 1. Schalten Sie den Windkanal an (auf höchste Stufe). 2. Messen Sie die Drehzahl des Rotors in U/min mit freilaufendem (nicht gespanntem) Reibband (d. h. bei Drehmoment = 0). 3. Justieren Sie mit den Federkraftmessern eine Belastung des Rades, die es verlangsamt, aber nicht bis zum St
Sie den Windkanal an (auf höchste Stufe). 2. Messen Sie die Drehzahl des
Rotors in U/min mit freilaufendem (nicht gespanntem) Reibband (d. h. bei DrehmomUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
n Sie den Zustand (Moment und Drehzahl) heraus, an dem die vom Rotor abgegebene Leistung maximal ist, und berechnen Sie für diesen Punkt den Leistungsbeiwert cP (sprich: den Wirkungsgrad η) des Rotors nach der Formel: Kapitel C Arbeitsblätter – Elektrischer Strom aus Windenergie C.1 Einführung Die Umwandlung in elektrischen Strom ist heute die häufigste Nutzung der Windenergie. Alle industri
für diesen Punkt den Leistungsbeiwert cP (sprich: den Wirkungsgrad η) des
Rotors nach der Formel: Kapitel C Arbeitsblätter – Elektrischer Strom aus WindenUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
rs geschaltet. 2. Stellen Sie den höchsten Widerstand ein (der fast einer Unterbrechung des Stromkreises entspricht) und schalten Sie den Windkanal an. 3. Messen Sie die Drehgeschwindigkeit des Rotors . 4. Verbinden Sie den Rotor mit dem Generator und wiederholen Sie die Messung der Drehgeschwindigkeit. 5. Untersuchen Sie sieben verschiedene Einstellungen des Widerstandes (zwischen fast mome
schalten Sie den Windkanal an. 3. Messen Sie die Drehgeschwindigkeit des
Rotors. 4. Verbinden Sie den Rotor mit dem Generator und wiederholen Sie die MeUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
punktes der Flügel am Mast anzubringen. Von dieser Regel kann abgewichen werden, wenn die zuständige Luftfahrtbehörde mehrere Hindernisbefeuerungsebenen anordnet oder aufgrund eines sehr großen Rotors die Befeuerungsebene am Turm, um den maximalen Abstand zum Feuer auf dem Maschinenhausdach einzuhalten, hinter dem Rotor liegen muss. b) Überschreitet die Hindernisbefeuerungsebene eine Höhe vo
hrere Hindernisbefeuerungsebenen anordnet oder aufgrund eines sehr großen
Rotors die Befeuerungsebene am Turm, um den maximalen Abstand zum Feuer auf dem Landkreis Hameln-Pyrmont
befeuerungsebene verzichtet werden kann, wenn deren Höhe über Grund oder Wasser 40 m unterschreiten würde. Es ist (z. B. durch Doppelung der Feuer) dafür zu sorgen, dass auch bei Stillstand des Rotors sowie bei mit einer Blinkfrequenz synchronen Drehzahl mindestens ein Feuer aus jeder Richtung sichtbar ist. Der Einschaltvorgang erfolgt grundsätzlich über einen Dämmerungsschalter gemäß der AV
durch Doppelung der Feuer) dafür zu sorgen, dass auch bei Stillstand des
Rotors sowie bei mit einer Blinkfrequenz synchronen Drehzahl mindestens ein FeueLandkreis Hameln-Pyrmont
innerhalb dessen die Mindestlichtstärke von 10cd garantiert ist, darf senkrecht zur Schmalseite ± 60° und senkrecht zur Breitseite ± 10° nicht unterschreiten (AVV, Anhang 2). Bei Stillstand des Rotors oder Drehzahlen unterhalb 50 % der niedrigsten Nenndrehzahl sind alle Spitzen zu beleuchten. 1.3 Installation Die Tagesfeuer, das Gefahrenfeuer oder das Feuer W, rot bzw. das Feuer W, rot ES si
Breitseite ± 10° nicht unterschreiten (AVV, Anhang 2). Bei Stillstand des
Rotors oder Drehzahlen unterhalb 50 % der niedrigsten Nenndrehzahl sind alle SpiLandkreis Hameln-Pyrmont
er zulässigen Null-Punkt-Verschiebung von ± 50 ms zu starten. Das gleichzeitige Blinken ist erforderlich, damit die Feuer der Windkraftanlage während der Blinkphase nicht durch einen Flügel des Rotors verdeckt werden. Die Rotorblattspitze darf das Gefahrenfeuer um bis zu 50 m, das Feuer W, rot und Feuer W, rot ES um bis zu 65 m überragen. Die Abstrahlung von Feuer W, rot und Feuer W, rot ES
r der Windkraftanlage während der Blinkphase nicht durch einen Flügel des
Rotors verdeckt werden. Die Rotorblattspitze darf das Gefahrenfeuer um bis zu 50Landkreis Hameln-Pyrmont
endung. S Schallentwicklung. Bei einer Windenergieanlage gibt es zwei Schallquellen: zum einen die mechanischen Bauteile wie Getriebe und Generator, zum anderen entsteht durch die Bewegung des Rotors aerodynamischer Schall. Beim Bau von Windenergieanlagen müssen im Rahmen eines Genehmigungsverfahrens umfassende baurechtliche Vorschriften eingehalten werden. Ein wichtiger Abschnitt bei der G
e wie Getriebe und Generator, zum anderen entsteht durch die Bewegung des
Rotors aerodynamischer Schall. Beim Bau von Windenergieanlagen müssen im Rahmen Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
elektrischer oder hydraulischer Blattverstellung lassen sich die Flügel stufenlos verstellen. Dies verringert den Auftrieb, so dass auch bei hohen Windgeschwindigkeiten die Leistungsabgabe des Rotors ab der Nennleistung konstant bleibt. Windnachführung Alle Windenergieanlagen mit einem horizontal gelagerten Rotor müssen immer nach der Windrichtung ausgerichtet werden, um die Windkraft optim
ieb, so dass auch bei hohen Windgeschwindigkeiten die Leistungsabgabe des
Rotors ab der Nennleistung konstant bleibt. Windnachführung Alle WindenergieanlaBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
hme 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 Rotorstillstand oder Trudelbetrieb aufmerksam zu machen. 5.6.4 Berücksichtigung sonstiger öffentlich
indenergieanlage, mit technischen Einrichtungen zur Außerbetriebnahme des
Rotors bei Eisansatz, ist durch Hinweisschilder auf die verbleibende Gefährdung Baden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft
§ 9 Abs. 2 S. 1 Nr. 1 FStrG, § 22 Abs. 2 S. 1 Nr. 1 StrG) zu beachten. Die Anbauverbotszone und grundsätzlich auch die Anbaubeschränkungszone sind von der Windenergieanlage einschließlich ihres Rotors freizuhalten (bei Bundesautobahnen ein Bereich von 100 m ab Fahrbahnrand, bei Bundesstraßen von 40 m, bei Landesstraßen von 40 m und bei Kreisstraßen von 30 m). Auch bei Gemeindestraßen, für di
nbaubeschränkungszone sind von der Windenergieanlage einschließlich ihres
Rotors freizuhalten (bei Bundesautobahnen ein Bereich von 100 m ab Fahrbahnrand,Baden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft
Aufwendungen für Schwingungsschutzmaßnahmen (Dämpfungseinrichtungen) sind nach dem Verursacherprinzip zu tragen. Für Freileitungen aller Spannungsebenen gilt, dass bei ungünstiger Stellung des Rotors die Blattspitze nicht in den Schutzstreifen der Freileitung ragen darf. 5.6.4.9 Maschinenrichtlinie Bezogen auf Konstruktion und Bau fallen Windenergieanlagen in den Anwendungsbereich der Masch
eileitungen aller Spannungsebenen gilt, dass bei ungünstiger Stellung des
Rotors die Blattspitze nicht in den Schutzstreifen der Freileitung ragen darf. 5Baden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft
h der Rechtsprechung verletzt, wenn eine Windenergieanlage eine optisch erdrückende / bedrängende Wirkung für die Nachbarschaft hat. Diese kann bei Windenergieanlagen durch die Drehbewegung des Rotors verursacht werden. Die Beurteilung, ob von der Windenergieanlage eine solche Wirkung ausgeht, bedarf stets einer Würdigung aller Einzelfallumstände. Hierbei können zum Beispiel Berücksichtigung
rschaft hat. Diese kann bei Windenergieanlagen durch die Drehbewegung des
Rotors verursacht werden. Die Beurteilung, ob von der Windenergieanlage eine solDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
eine solche Wirkung ausgeht, bedarf stets einer Würdigung aller Einzelfallumstände. Hierbei können zum Beispiel Berücksichtigung finden: die Höhe der Windenergieanlage und der Durchmesser ihres Rotors , die Position und Lage der Räume benachbarter Wohnbebauung (insbesondere Terrasse, Türen und Fenster), die Blickrichtung auf die Anlage vom Wohnhaus aus, die Abschirmung der Anlage vom Wohngrun
chtigung finden: die Höhe der Windenergieanlage und der Durchmesser ihres
Rotors, die Position und Lage der Räume benachbarter Wohnbebauung (insbesondere Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
ANTE 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, in dem die Umformung in elektrische Energie e
eine Horizontalachse drehbare Rotorblätter (Rotor). Durch die Drehung des
Rotors wird die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie (RotationseneQS-Energy GmbH
rät und die Ansteuerung sind komplett geschirmt in der Rotornabe angeordnet und somit optimal gegen Witterungseinflüsse oder Blitzeinschlag geschützt. Die Rotornabe bildet die Schnittstelle des Rotors zum Antriebstrang. Sie ist nach dem Prinzip des Faradayschen Käfigs rundum geschirmt, so dass die darin installierten elektronischen Komponenten geschützt sind. Die Rotornabe wird als Gusskonst
oder Blitzeinschlag geschützt. Die Rotornabe bildet die Schnittstelle des
Rotors zum Antriebstrang. Sie ist nach dem Prinzip des Faradayschen Käfigs runduNordex Energy GmbH
bei hohen Windgeschwindigkeiten, arbeiten Drehzahlregelung und Blattwinkelverstellung zusammen, um den Rotor auf konstanter Leistungsabgabe zu halten. Windböen bewirken eine Beschleunigung des Rotors , die anschließend durch die Blattverstellung wieder sanft reduziert wird. Dieses fortschrittliche Regelungskonzept führt zu einer erheblichen Reduzierung der Anlagenbelastung bei gleichzeitig h
nter Leistungsabgabe zu halten. Windböen bewirken eine Beschleunigung des
Rotors, die anschließend durch die Blattverstellung wieder sanft reduziert wird.Nordex Energy GmbH
raftflussgerechte Auslegung der Komponenten. Der Triebstrang ist an drei Punkten unmittelbar über dem Kopfflansch des Turmes gelagert. Die Neigung der Rotorachse in Verbindung mit dem Konus des Rotors erlaubt einen extrem kurzen Überhang zwischen Rotorzentrum und Turmachse und verringert so eine materialintensive „Kopflastigkeit“ der Anlage. Die Rotorlasten werden über die Drei-Punkt-Lagerun
rmes gelagert. Die Neigung der Rotorachse in Verbindung mit dem Konus des
Rotors erlaubt einen extrem kurzen Überhang zwischen Rotorzentrum und Turmachse Nordex Energy GmbH
ändige Glättung im Regelbetrieb. Das führt zu einem deutlich ruhigeren Lauf der Anlage und reduziert die dynamischen Belastungen der Struktur erheblich. Windböen werden durch Beschleunigung des Rotors „zwischengespeichert“ und sanft ins Netz abgegeben. Die ins Netz abgegebene Spannung und Frequenz bleiben dabei absolut konstant. Darüber hinaus kann die Regelung des Umrichters an unterschiedl
astungen der Struktur erheblich. Windböen werden durch Beschleunigung des
Rotors „zwischengespeichert“ und sanft ins Netz abgegeben. Die ins Netz abgegebeNordex Energy GmbH
be für Wartungsarbeiten direkt aus der Gondel erreicht werden können. Zur Geräuschdämmung ist die gesamte Gondelverkleidung schallisoliert. 7 Windrichtungsnachführung Die genaue Ausrichtung des Rotors zum Wind ist essentiell für den Energieertrag und vermeidet darüber hinaus zusätzliche Belastungen durch Schräganströmung der Anlage. Der Maschinenträger ist über ein außenverzahntes Vierpunktl
ung schallisoliert. 7 Windrichtungsnachführung Die genaue Ausrichtung des
Rotors zum Wind ist essentiell für den Energieertrag und vermeidet darüber hinauNordex Energy GmbH
utomatisch auf die Leistungsabgabe der Windenergieanlage aus. Mit der Option „Inertia Emulation“ bietet ENERCON die Möglichkeit, trotz dieser Entkopplung die in der Massenträgheit (Inertia) des Rotors gespeicherte Energie dem Netz bei Bedarf als sogenannte Momentanreserve zur Verfügung zu stellen. Wird ein signifikanter Einbruch der Netzfrequenz am Referenzpunkt der Anlage detektiert, erfolg
ichkeit, trotz dieser Entkopplung die in der Massenträgheit (Inertia) des
Rotors gespeicherte Energie dem Netz bei Bedarf als sogenannte Momentanreserve zENERCON GmbH
Maschinenhaus im Rotorlager gelagert. Im Rotorlager ist eine Rotorarretierung integriert, mit der der Rotor zuverlässig mechanisch festgesetzt werden kann. Das Getriebe erhöht die Drehzahl des Rotors auf die für den Generator erforderliche Drehzahl. Die Getriebelager und die Verzahnung werden kontinuierlich mit Öl versorgt. Für die Ölzirkulation sorgt eine Pumpe mit zwei Förderstufen. Ein K
mechanisch festgesetzt werden kann. Das Getriebe erhöht die Drehzahl des
Rotors auf die für den Generator erforderliche Drehzahl. Die Getriebelager und dNordex Energy GmbH
sser des Getriebewärmetauschers in einem Passivkühler 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 au
rbremse unterstützt die aerodynamische Bremswirkung der zum Abbremsen des
Rotors quer zur Rotationsrichtung gestellten Rotorblätter, sobald eine definiertNordex Energy GmbH
v-Läufer Leistungsregelung aktive Einzelblattverstellung Nennleistung 3300 kW Nennleistung ab Windgeschwindigkeit (bei einer Luftdichte von 1,225 kg/m3) ca. 11,5 m/s Betriebsdrehzahlbereich des Rotors 6,8...12,4 min-1 Nenndrehzahl 10,9 min-1 Einschaltwindgeschwindigkeit ca. 3 m/s Abschaltwindgeschwindigkeit 20 m/s Wiedereinschaltwindgeschwindigkeit 18 m/s Rechnerische Lebensdauer mindestens
iner Luftdichte von 1,225 kg/m3) ca. 11,5 m/s Betriebsdrehzahlbereich des
Rotors 6,8...12,4 min-1 Nenndrehzahl 10,9 min-1 Einschaltwindgeschwindigkeit ca.Nordex Energy GmbH
nktes der Flügel am Mast anzubringen. Von dieser Regel kann abgewichen werden, wenn die zuständige Luftfahrtbehörde mehrere Hindernisbefeuerungsebenen angeordnet oder aufgrund eines sehr großen Rotors die Befeuerungsebene am Turm, um den maximalen Abstand zum Feuer auf dem Maschinenhausdach einzuhalten, hinter dem Rotor liegen muss. b) Überschreitet die Hindernisbefeuerungsebene eine Höhe vo
ere Hindernisbefeuerungsebenen angeordnet oder aufgrund eines sehr großen
Rotors die Befeuerungsebene am Turm, um den maximalen Abstand zum Feuer auf dem Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
ebene verzichtet werden kann, wenn deren Höhe über Grund oder Wasser 40 Meter unterschreiten würde. 2.9.16 Es ist (z. B. durch Doppelung der Feuer) dafür zu sorgen, dass auch bei Stillstand des Rotors sowie bei mit einer Blinkfrequenz synchronen Drehzahl mindestens ein Feuer aus jeder Richtung sichtbar ist. 2.9.17 Der Einschaltvorgang erfolgt grundsätzlich über einen Dämmerungsschalter gemäß
durch Doppelung der Feuer) dafür zu sorgen, dass auch bei Stillstand des
Rotors sowie bei mit einer Blinkfrequenz synchronen Drehzahl mindestens ein FeueSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
nnerhalb dessen die Mindestlichtstärke von 10 cd garantiert ist, darf senkrecht zur Schmalseite ± 60° und senkrecht zur Breitseite ± 10° nicht unterschreiten (AVV, Anhang 2). Bei Stillstand des Rotors oder Drehzahlen unterhalb 50 % der niedrigsten Nenndrehzahl sind alle Spitzen zu beleuchten. 2.9.20 Die Tagesfeuer, das Gefahrenfeuer oder das „Feuer W, rot“ bzw. „Feuer W, rot ES“ sind so zu i
Breitseite ± 10° nicht unterschreiten (AVV, Anhang 2). Bei Stillstand des
Rotors oder Drehzahlen unterhalb 50 % der niedrigsten Nenndrehzahl sind alle SpiSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
er zulässigen Null-Punkt-Verschiebung von ± 50 ms zu starten. Das gleichzeitige Blinken ist erforderlich, damit die Feuer der Windkraftanlage während der Blinkphase nicht durch einen Flügel des Rotors verdeckt werden. 2.9.21 Die Rotorblattspitze darf das Gefahrenfeuer um bis zu 50 m, das „Feuer W, rot“ und „Feuer W, rot ES“ um bis zu 65 m überragen. 2.9.22 Die Abstrahlung von „Feuer W, rot“
r der Windkraftanlage während der Blinkphase nicht durch einen Flügel des
Rotors verdeckt werden. 2.9.21 Die Rotorblattspitze darf das Gefahrenfeuer um biSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
liche 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. 14 Die Umwandlung von Wind in Energie Weltweit gibt es zah
durch stehende Rotorblätter nicht verdeckt werden. Der Durchmesser eines
Rotors beträgt 50 bis 90 Meter. Komponenten: Abgebildet sind die wesentlichen BeDCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH
. Der Wirkungsgrad cp(λ) hängt von der Schnelllaufzahl λ = Rω/u ab, dem Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit der Rotorspitze Rω und der Windgeschwindigkeit. Dabei ist ω die Kreisfrequenz des Rotors . Eine hundertprozentige Umwandlung der Windleistung ist nicht möglich, da dies die bewegte Luftmasse vollständig abbremsen würde und somit die Wirkung einer Wand hätte. Weitere Luft – und damit
rspitze Rω und der Windgeschwindigkeit. Dabei ist ω die Kreisfrequenz des
Rotors. Eine hundertprozentige Umwandlung der Windleistung ist nicht möglich, daPhysik Journal Nr. 07/2014
ungsfähigkeiten. Wichtig ist hierbei eine eindeutige Definition des Anemometers auf der Gondel und die optimale Position, bei der Windmesssensor möglichst wenig von der Abströmung des drehenden Rotors beeinflusst ist. Die optimale Positionierung des Gondelanemometers auf der WEA-Gondel wurde bislang kaum in realen Strömungsmessungen untersucht und es gibt nur wenig theoretische Abhandlungen
, bei der Windmesssensor möglichst wenig von der Abströmung des drehenden
Rotors beeinflusst ist. Die optimale Positionierung des Gondelanemometers auf deDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
se Auswahl soll einerseits die Auswahl der vorhandenen anlageneigenen Anemometerstandorte überprüfen, gleichzeitig aber auch eine zu starke 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 Rotorblä
auch eine zu starke Beeinflussung der Messung durch den Nachlaufdrall des
Rotors und der durch die Gondel verursachte Turbulenz sowie den zusätzlichen StrDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
ität im hinteren, weit vom Rotor entfernten Bereich verändert. Die Einflüsse durch den Strömungsabriss lassen nach, dafür steigen die Beeinträchtigungen der Strömung durch den Nachlaufdrall des Rotors mit zunehmendem Abstand zu ebendiesem. Abbildung 10: : Anemometerstandorte der Strömungsmessung nach Babak Diznabi (Diznabi, 2011) In der aktuellen Messung auf der Gondel der REpower 3.4M 104 w
r steigen die Beeinträchtigungen der Strömung durch den Nachlaufdrall des
Rotors mit zunehmendem Abstand zu ebendiesem. Abbildung 10: : AnemometerstandortDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
rdbedingungen für die Messungen sind in dem Kapitel II.1.3.8 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
Messparameter Bedingung Wert Anströmgeschwindigkeit 20 ms-1 Drehzahl des
Rotors 150 min-1 ZZ auf dem Turm  70° ZZ auf den Rotorblättern  70° (vom StaupDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
die Messergebnisse aus Anhang 4 verwendet worden um Diagramme in der x-Achse zu ermöglichen. Die Ebene wird von der yMod – und der zMod – Achse aufgespannt und liegt auf der Rotationsachse des Rotors (der in dieser Messung nicht montiert ist). Die Anströmung kommt immer von rechts. Die normierte Strö- mungsgeschwindigkeit beträgt im gesamten Feld nahezu die Anströmgeschwindigkeit. Es gibt A
d – und der zMod – Achse aufgespannt und liegt auf der Rotationsachse des
Rotors (der in dieser Messung nicht montiert ist). Die Anströmung kommt immer voDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
II.1.3.9.4 Ergebnis Die Auswirkungen der Gondelform auf die Strömung konnten mit dieser Messkampagne nur bedingt für Modelle ohne Rotor nachgewiesen werden. Mit Rotor waren die Auswirkungen des Rotors auf die Strömung so stark, dass die Gondelform nicht mehr im Nachlauf erkennbar war. Bis zu einer Höhe von 60 mm über der Gondel der Vestas Anlage waren Wechselwirkungen mit der Gondel zu erken
elle ohne Rotor nachgewiesen werden. Mit Rotor waren die Auswirkungen des
Rotors auf die Strömung so stark, dass die Gondelform nicht mehr im Nachlauf erkDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
ührt werden. Hierbei könnte auch in mindestens zwei verschiedene Richtungen die Turbulenzintensität gemessen werden, um die Annahme der isotropen Turbulenz zu verifizieren. Da die Einflüsse des Rotors auf die Strömung so starke Einflüsse hat, dass die Gondelform fast vernachlässigbar ist, können Messungen mit verschiedenen Rotorblatttypen durchgeführt werden um die Auswirkungen dieser zu unt
die Annahme der isotropen Turbulenz zu verifizieren. Da die Einflüsse des
Rotors auf die Strömung so starke Einflüsse hat, dass die Gondelform fast vernacDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
n. Um z.B. bei einem Anstieg der Windgeschwindigkeit den Punkt des maximalen Wirkungsgrades (cP-max) möglichst schnell zu erreichen, benötigt die WEA mechanische Leistung zur Beschleunigung des Rotors , die aber die elektrische Leistungsabgabe momentan verringert. Abbildung 125: Driftfeld Drehzahl über Leistung WEA 1. Abbildung 126: Driftfeld Drehzahl über Leistung WEA 8 Die Analysen der Dreh
u erreichen, benötigt die WEA mechanische Leistung zur Beschleunigung des
Rotors, die aber die elektrische Leistungsabgabe momentan verringert. Abbildung Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
s geeignet ist, die Leistungsfähigkeit von WEA gleichen Typs und gleicher Bauweise zu vergleichen. Eine Grenze findet die Methode allerdings, wenn grundlegende Änderungen an der Aerodynamik des Rotors durchgeführt werden. So haben vergleichende Untersuchungen an WEA anderen Typs, die mit aerodynamischen Hilfen ausgestattet wurden, gezeigt, dass diese Änderungen einen so nachhaltigen Einfluss
e Methode allerdings, wenn grundlegende Änderungen an der Aerodynamik des
Rotors durchgeführt werden. So haben vergleichende Untersuchungen an WEA anderenDeutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
inem Brand einer Windenergieanlage ist das kontrollierte Abbrennen der WEA im Regelfall die einzige Handlungsoption. Durch die Feuerwehr ist keine Brandbekämpfung im Bereich der Gondel oder des Rotors möglich, die Maßnahmen der Feuerwehr beschränken sich daher auf die Verhinderung einer Ausbreitung des Brandes auf angrenzende Bereiche. [63] Auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ist diese
ch die Feuerwehr ist keine Brandbekämpfung im Bereich der Gondel oder des
Rotors möglich, die Maßnahmen der Feuerwehr beschränken sich daher auf die VerhiFraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES)
zwei maßgeblichen Einflussgrößen bei Onshore-WEA stehen im Zusammenhang mit den Rotoreigenschaften: Größerer Rotordurchmesser, geringere spezifische Leistung sowie Fortschritte beim Design des Rotors . Dies bestätigt wiederum die vorherigen Ergebnisse zur Steigerung des Kapazitätsfaktors als Haupteinflussgröße bei der Kostensenkung. Auch die Zunahme der Nabenhöhe auf dritter Position stimmt
messer, geringere spezifische Leistung sowie Fortschritte beim Design des
Rotors. Dies bestätigt wiederum die vorherigen Ergebnisse zur Steigerung des KapFraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES)
Rotorlasten vollständig übernehmen. Es ist nicht möglich, das Getriebe unabhängig vom Rotor zu demontieren. 3.8 Hauptwelle (auch Rotorwelle) Meist geschmiedet und hohl (für die Versorgung des Rotors mit Elektrizität und Hydraulik). 3.9 Hauptgetriebe Das Getriebe muss bei konventionell gebauten Windenergieanlagen die vergleichsweise geringe Drehzahl des Rotors (ca. 6 bis 30 min-1) auf eine
elle (auch Rotorwelle) Meist geschmiedet und hohl (für die Versorgung des
Rotors mit Elektrizität und Hydraulik). 3.9 Hauptgetriebe Das Getriebe muss bei Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV)
d hohl (für die Versorgung des Rotors mit Elektrizität und Hydraulik). 3.9 Hauptgetriebe Das Getriebe muss bei konventionell gebauten Windenergieanlagen die vergleichsweise geringe Drehzahl des Rotors (ca. 6 bis 30 min-1) auf eine für den Generator passende Drehzahl von z. B. 1.500 min-1 übersetzen. Dabei sind hohe Übersetzungsverhältnisse nötig, die nur in mehrstufigen Getrieben realisierba
nell gebauten Windenergieanlagen die vergleichsweise geringe Drehzahl des
Rotors (ca. 6 bis 30 min-1) auf eine für den Generator passende Drehzahl von z. Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV)
Batterien (z. B. für Pitch-Antriebe) Betriebszustände • Überdrehzahl • Überleistung • Eigenschwingungen, Vibrationen • Erzwungene Schwingungen (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 •
Erzwungene Schwingungen (Regelung) • Notabschaltung • Rückwärtsdrehen des
Rotors 6.5 Andere Bedingungen • Transport • Montage • Wartung und Bedienung 7 SGesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV)
rachte Kleinwindkraftanlage ......................................27 Abb. 20: Fundament-Variante für den Mastaufbau einer Darrieus-Kleinwindkraftanlage ......28 Abb. 21: Eigenbau eines Savonius- Rotors auf einem Garagendach ....................................28 Abb. 22: Kleinwindkraftanlagen bis 250 Watt .......................................................................30 Abb. 23: Klein
r Darrieus-Kleinwindkraftanlage ......28 Abb. 21: Eigenbau eines Savonius-
Rotors auf einem Garagendach ....................................28 Abb. 22: KleSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
lgender Formel berechnen: PWind = ½ · ρ · A · v³ = ½ · ρ · r2 · v³ [Watt] PWind= maximale Leistung des Windes in W ρ = Luftdichte A = Nutzfläche in m² r= Radius (d.h. der halbe Durchmesser) des Rotors in m v = Windgeschwindigkeit in m/s. Abb. 3: Berechnung der Windleistung. (Eigenen Darstellung). Allerdings ist hierbei zu beachten, dass dieses Ergebnis die maximale Leistung des Windes darste
uftdichte A = Nutzfläche in m² r= Radius (d.h. der halbe Durchmesser) des
Rotors in m v = Windgeschwindigkeit in m/s. Abb. 3: Berechnung der Windleistung.SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
gkeit haben. Diese werden in Kapitel 3.31 näher erläutert. 3.2.2 Rotorfläche Bei einer Windenergieanlage mit horizontaler Achse ist dies die vom Rotor überstrichene Kreisfläche. Der Radius des Rotors geht in der zweifachen Potenz in die Leistungsformel ein. Demnach ergibt sich bei Verdoppelung des Radius eine vier-mal höhere Leistung. Eine Kleinwindanlage mit 1 kW hat einen Rotordurchmesser
er Achse ist dies die vom Rotor überstrichene Kreisfläche. Der Radius des
Rotors geht in der zweifachen Potenz in die Leistungsformel ein. Demnach ergibt SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
Rotorausrichtung Wirkungsgrade von Anlagen mit vertikaler Achse sind in der Regel wesentlich niedriger als bei Anlagen mit horizontaler Achse. Der Hauptgrund dafür besteht darin, dass Teile des Rotors ständig gegen den Wind laufen müssen. Dafür haben sie auch einige Vorteile: • Vertikalläufer sind von der Windrichtung unabhängig und müssen nicht nachgeführt werden. • Turbulente Windströmunge
it horizontaler Achse. Der Hauptgrund dafür besteht darin, dass Teile des
Rotors ständig gegen den Wind laufen müssen. Dafür haben sie auch einige VorteilSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
-3 m/s und noch bei sehr hohen möglich. Sie haben damit mehr Betriebsstunden im Jahr. • Sie sind sehr leise, verursachen keinen Schattenwurf oder Discoeffekt. Bei der vertikalen Ausrichtung des Rotors kann man verschiedene Typen der Ausführung unterscheiden, die nachfolgend beschrieben werden. 4.1.2.1 Darrieus-Rotor Der Darrieus-Rotor (vgl. Abb. 11), benannt nach Georges Darrieus (1888 - 197
keinen Schattenwurf oder Discoeffekt. Bei der vertikalen Ausrichtung des
Rotors kann man verschiedene Typen der Ausführung unterscheiden, die nachfolgendSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
derjenigen von Anlagen mit waagrechter 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
r H-Darrieus-Rotor (vgl. Abb. 12) ist eine Weiterentwicklung des Darrieus-
Rotors. Anstatt der gebogenen Rotorblätter werden hier gerade Blätter verwendet,SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
0,25 nicht für die Errichtung von großtechnischen Anlagen (Hau, 1996). Im privaten Gebrauch findet er jedoch immer häufiger seine Anwendung. Sein Wirkungsgrad ist kleiner als der eines Darrieus- Rotors , dafür läuft er bei geringeren Windgeschwindigkeiten an. Abb. 12: Savonius-Rotor (Quelle: Pcon Windkraft (2010b)). Anbieter von Kleinwindkraftanlagen mit Vertikalrotoren sind unter anderem: • A
ger seine Anwendung. Sein Wirkungsgrad ist kleiner als der eines Darrieus-
Rotors, dafür läuft er bei geringeren Windgeschwindigkeiten an. Abb. 12: SavoniuSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
t. 4.2.2 Schnelllaufzahl Die Schnelllaufzahl beschreibt das Verhältnis der Rotorblattlaufgeschwindigkeit und der Windgeschwindigkeit. Je größer der Blattumfang und je schneller die Drehzahl des Rotors , desto größer die Schnelllaufzahl bei gleicher Windgeschwindigkeit. Man unterscheidet zwischen Langsamläufern und Schnellläufern. Langsamläufer haben eine Auslegungsschnelllaufzahl von maximal
chwindigkeit. Je größer der Blattumfang und je schneller die Drehzahl des
Rotors, desto größer die Schnelllaufzahl bei gleicher Windgeschwindigkeit. Man uSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
vorhandene Anlagenhöhe. Allerdings zeigen sich bei dieser Variante zwei wesentliche Nachteile. Windkraftanlagen haben keinen nennenswerten Resonanzkörper, welcher die erzeugten Schwingungen des Rotors oder des Generators in Form von Geräuschen verstärkt. Wird die Anlage jedoch an der Gebäudewand befestigt, können die Geräusche über den Mast auf das gesamte Wohnhaus übertragen werden. Dies fü
inen nennenswerten Resonanzkörper, welcher die erzeugten Schwingungen des
Rotors oder des Generators in Form von Geräuschen verstärkt. Wird die Anlage jedSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
nfalls Sechsflügler sind als Kraftwerke noch hin und wieder anzutreffen. Anlagen mit vertikaler Achse fallen im Wirkungsgrad zum Teil erheblich ab – was nachvollziehbar ist, weil hier Teile des Rotors stets dem Wind entgegen laufen müssen. Eine dieser Bauformen ist der Savonius-Rotor, der allerdings nur rund zehn Prozent der Energie tatsächlich nutzen kann. Da Kleinwindanlage und Wechselrich
grad zum Teil erheblich ab – was nachvollziehbar ist, weil hier Teile des
Rotors stets dem Wind entgegen laufen müssen. Eine dieser Bauformen ist der SavoSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
ließlich landwirtschaftlich genutzt werden oder die Anlage in einem Gewerbe- oder Industriegebiet steht. Die Abstandsfläche einer Windenergieanlage wird durch Projektion der bei der Drehung des Rotors um die eigene Achse des Mastes entstehenden Kugelform auf die Geländeoberfläche ermittelt. Um den von der Projektion der Kugel gebildeten Kreis legt sich radial die Abstandsfläche, deren Tiefe
che einer Windenergieanlage wird durch Projektion der bei der Drehung des
Rotors um die eigene Achse des Mastes entstehenden Kugelform auf die GeländeoberSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
ndenergieanlagen müssen mit einem Sicherheitssystem versehen sein, das jederzeit einen sicheren Zustand der Anlage gewährleistet. Das Sicherheitssystem muss in der Lage sein, - die Drehzahl des Rotors innerhalb des zulässigen Drehzahlbereichs zu halten, - bei Lastabwurf, Kurzschluss, Netzausfall oder bei Betriebsstörungen die Anlage in einem ungefährlichen Zustand zu halten und - bei normale
rleistet. Das Sicherheitssystem muss in der Lage sein, - die Drehzahl des
Rotors innerhalb des zulässigen Drehzahlbereichs zu halten, - bei Lastabwurf, KuSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
ch 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-Merkmale. Änderungen zur MD70 und MD77
speziellen Werkstoffen im Bereich der Rotorblätter können die Lasten des
Rotors sicher aufgenommen werden. 1.1 Technisches Konzept Den Vorgänger-Anlagen Senvion SE
ordrehzahl 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 Energie umgewandelt und ins Netz gespeist. Die Anwendung des „Tilted-Cone“-Konzepts mit einem Konu
eglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschleunigung des
Rotors gespeichert und erst dann durch Verstellung des Pitchwinkels in gedämpfteSenvion SE
gt durch vier elektrische Getriebemotoren. Hydraulische Bremszangen halten die Gondel in Windrichtung und die Verstellmotoren im Ruhezustand frei von Lasten, die z.B. durch Schräganströmung des Rotors entstehen können. In stromlosem Zustand sind die elektromagnetischen Bremsen aktiv. Eine Ultraschall-Windrichtungssensorik mit entsprechender Software steuert die Einschaltzeiten und die Drehri
toren im Ruhezustand frei von Lasten, die z.B. durch Schräganströmung des
Rotors entstehen können. In stromlosem Zustand sind die elektromagnetischen BremSenvion SE
installiert ist. Für den Fall, dass eines der primären Sicherheitssysteme versagen sollte, wird dieses ebenfalls aktiviert und sorgt so zusammen mit dem Pitchsystem für das sichere Anhalten des Rotors . Darüber hinaus hält es den Rotor im Stillstand zur Sicherung, wenn Wartungstätigkeiten vorgenommen werden. Die Bremssysteme sind als „fail-safe“-System ausgelegt. Das bedeutet, dass bei Ausfal
rt und sorgt so zusammen mit dem Pitchsystem für das sichere Anhalten des
Rotors. Darüber hinaus hält es den Rotor im Stillstand zur Sicherung, wenn WartuSenvion SE
lte versorgen kann. Windenergieanlagen wandeln mechanische in elektrische Energie um. Die meisten Windenergieanlagen arbeiten mit Getrieben. Damit werden die 5 – 20 Umdrehungen pro Minute eines Rotors auf die vom Generator zur Stromerzeugung benötigten 1.000 – 1.500 Umdrehungen pro Minute übersetzt. Das zweite Anlagenkonzept sind die getriebelosen Anlagen. Hier treibt der Rotor einen speziel
eiten mit Getrieben. Damit werden die 5 – 20 Umdrehungen pro Minute eines
Rotors auf die vom Generator zur Stromerzeugung benötigten 1.000 – 1.500 UmdrehuBINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH
gungen bei Windenergieanlagen wird durch Unwuchten angeregt. Man unterscheidet zwischen Massenunwuchten und aerodynamischen Unwuchten: Massenunwuchten rühren aus ungleicher Massenverteilung des Rotors , aerodynamische Unwuchten können aus unterschiedlichen Blattanstellwinkeln, unsymmetrischer Blattanordnung sowie unsymmetrischer Anströmung resultieren. Der Rotor einer Windenergieanlage sollte
hen Unwuchten: Massenunwuchten rühren aus ungleicher Massenverteilung des
Rotors, aerodynamische Unwuchten können aus unterschiedlichen BlattanstellwinkelHochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin
n sind innerhalb der überbaubaren Grundstücksfläche unterzubringen. Kranstellflächen und Zuwegungsflächen sind auch außerhalb der überbaubaren Grundstücksflächen zulässig. Ein Überstreichen des Rotors außerhalb der Baugrenzen, jedoch nur maximal bis an die Grenzen der SO-Gebiete ist zulässig. 4.7 Baugestalterische Festsetzungen Um die Störungen des Orts- und Landschaftsbildes durch die WEA s
rhalb der überbaubaren Grundstücksflächen zulässig. Ein Überstreichen des
Rotors außerhalb der Baugrenzen, jedoch nur maximal bis an die Grenzen der SO-GeStadt Beverungen
fahrenabwehr (z.B. automatische Außerbetriebnahme bei Eisansatz oder Rotorblattheizung) erforderlich. Im Bereich unter Windenergieanlagen mit technischen Einrichtungen zur Außerbetriebnahme des Rotors bei Eisansatz ist durch Hinweisschilder auf die verbleibende Gefährdung durch Eisabfall bei Rotorstillstand oder Trudelbetrieb aufmerksam zu machen. Entsprechende Regelungen werden im Durchführ
indenergieanlagen mit technischen Einrichtungen zur Außerbetriebnahme des
Rotors bei Eisansatz ist durch Hinweisschilder auf die verbleibende Gefährdung dStadt Beverungen
fahrenabwehr (z.B. automatische Außerbetriebnahme bei Eisansatz oder Rotorblattheizung) erforderlich. Im Bereich unter Windenergieanlagen mit technischen Einrichtungen zur Außerbetriebnahme des Rotors bei Eisansatz, ist durch Hinweisschilder auf die verbleibende Gefährdung durch Eisabfall bei Rotorstillstand oder Trudelbetrieb aufmerksam zu machen. Auswirkungen auf bestehende Nutzungen Die N
indenergieanlagen mit technischen Einrichtungen zur Außerbetriebnahme des
Rotors bei Eisansatz, ist durch Hinweisschilder auf die verbleibende Gefährdung Stadt Beverungen
drehzahl 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 umgewandelt und ins Netz gespeist. Die Anwendung des „tilted-cone“-Konzepts mit einem Konuswinke
eglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschleunigung des
Rotors gespeichert und erst dann durch Blattwinkelverstellung in gedämpfter FormREpower Systems AG, REpower Systems SE
gt durch vier elektrische Getriebemotoren. Hydraulische Bremszangen halten die Gondel in Windrichtung und die Verstellmotoren im Ruhezustand frei von Lasten, die z.B. durch Schräganströmung des Rotors entstehen können. In stromlosen Zustand sind die Bremsen aktiv. Eine elektronische Windrichtungssensorik mit entsprechender Software steuert die Einschaltzeiten und die Drehrichtung der Motoren
toren im Ruhezustand frei von Lasten, die z.B. durch Schräganströmung des
Rotors entstehen können. In stromlosen Zustand sind die Bremsen aktiv. Eine elekREpower Systems AG, REpower Systems SE
ne mechanische Scheibenbremse, welche ebenfalls aktiviert wird, sollte eines der primären Sicherheitssysteme versagen und sorgt so zusammen mit der Blattverstellung für das sichere Anhalten des Rotors . Die Bremssysteme sind als „fail-safe“-System ausgelegt. Das bedeutet, dass bei Ausfall oder Fehlfunktion nur einer der Komponenten des Bremssystems die WEA sofort in einen sicheren Zustand fäh
d sorgt so zusammen mit der Blattverstellung für das sichere Anhalten des
Rotors. Die Bremssysteme sind als „fail-safe“-System ausgelegt. Das bedeutet, daREpower Systems AG, REpower Systems SE
.12.2016) werden als Bestandteil der Antragsunterlagen Teil der Genehmigung, sofern nicht abweichend durch diese Nebenbestimmungen andere Regelungen verfügt werden. 1.2 Der Abschaltzeitraum des Rotors zum Schutz der Fledermäuse wird für den Zeitraum vom 1. April bis einschließlich 31. Oktober festgelegt. Er beginnt in niederschlagsfreien Nächten eine Stunde vor Sonnenuntergang und endet nach
stimmungen andere Regelungen verfügt werden. 1.2 Der Abschaltzeitraum des
Rotors zum Schutz der Fledermäuse wird für den Zeitraum vom 1. April bis einschlKreis Lippe Der Landrat
Sonnenaufgang jeweils nur bei Temperaturen von über 10° C (Messung in Gondelhöhe) und Windgeschwindigkeiten bis zu 6 m / sec (10-Minuten-Mittelwert in Gondelhöhe). 1.3 Der Abschaltzeitraum des Rotors zum Schutz der Rotmilane wird für den Zeitraum vom 15.02. bis einschließlich 15.10. festgelegt. Er beginnt täglich mit dem Sonnenaufgang und endet mit dem Sonnenuntergang. 1.4 Der Abschaltzeitr
/ sec (10-Minuten-Mittelwert in Gondelhöhe). 1.3 Der Abschaltzeitraum des
Rotors zum Schutz der Rotmilane wird für den Zeitraum vom 15.02. bis einschließlKreis Lippe Der Landrat
utz der Rotmilane wird für den Zeitraum vom 15.02. bis einschließlich 15.10. festgelegt. Er beginnt täglich mit dem Sonnenaufgang und endet mit dem Sonnenuntergang. 1.4 Der Abschaltzeitraum des Rotors zum Schutz der Schwarzstörche wird für den Zeitraum vom 15.03. bis einschließlich 30.09. festgelegt. Er beginnt täglich jeweils 1,5 Stunden vor Sonnenaufgang und endet 1,5 Stunden nach Sonnenun
enaufgang und endet mit dem Sonnenuntergang. 1.4 Der Abschaltzeitraum des
Rotors zum Schutz der Schwarzstörche wird für den Zeitraum vom 15.03. bis einschKreis Lippe Der Landrat
r den Zeitraum vom 15.03. bis einschließlich 30.09. festgelegt. Er beginnt täglich jeweils 1,5 Stunden vor Sonnenaufgang und endet 1,5 Stunden nach Sonnenuntergang. 1.5 Der Abschaltzeitraum des Rotors zum Schutz der Zugvögel wird für den Zeitraum vom 01.08. bis einschließlich 30.11. (Herbstzug) sowie vom 01.03. bis einschließlich 15.05. ganztägig festgelegt. 1.6 Der Genehmigungsbehörde sind
und endet 1,5 Stunden nach Sonnenuntergang. 1.5 Der Abschaltzeitraum des
Rotors zum Schutz der Zugvögel wird für den Zeitraum vom 01.08. bis einschließliKreis Lippe Der Landrat
punktes der Flügel am Mast anzubringen. Von dieser Regel kann abgewichen werden, wenn die zuständige Luftfahrtbehörde mehrere Hindernisbefeuerungsebenen anordnet oder aufgrund eines sehr großen Rotors die Befeuerungsebene am Turm, um den max. Abstand zum Feuer auf dem Maschinenhausdach einzuhalten, hinter dem Rotor liegen muss. 4.2 Überschreitet die Hindernisbefeuerungsebene eine Höhe von 10
hrere Hindernisbefeuerungsebenen anordnet oder aufgrund eines sehr großen
Rotors die Befeuerungsebene am Turm, um den max. Abstand zum Feuer auf dem MaschKreis Lippe Der Landrat
befeuerungsebene verzichtet werden kann, wenn deren Höhe über Grund/ Wasser 40 m unterschreiten würde. 5. Es ist (z.B. durch Doppelung der Feuer) dafür zu sorgen, dass auch dabei Stillstand des Rotors sowie bei mit einer Blinkfrequenz synchronen Drehzahl mindestens ein Feuer aus jeder Richtung sichtbar ist. 6. Der Einschaltvorgang erfolgt grundsätzlich über einen Dämmerungsschalter gem. AVV,
urch Doppelung der Feuer) dafür zu sorgen, dass auch dabei Stillstand des
Rotors sowie bei mit einer Blinkfrequenz synchronen Drehzahl mindestens ein FeueKreis Lippe Der Landrat
nnerhalb dessen die Mindestlichtstärke von 10 cd garantiert ist, darf senkrecht zur Schmalseite ± 60° und senkrecht zur Breitseite ± 10° nicht unterschreiten (AVV, Anhang 2). Bei Stillstand des Rotors oder Drehzahlen unterhalb 50 % der niedrigsten Nenndrehzahl sind alle Spitzen zu beleuchten. 9. Die Tagesfeuer, das Gefahrenfeuer oder das „Feuer W, rot“ bzw. Feuer W, rot ES sind so zu install
Breitseite ± 10° nicht unterschreiten (AVV, Anhang 2). Bei Stillstand des
Rotors oder Drehzahlen unterhalb 50 % der niedrigsten Nenndrehzahl sind alle SpiKreis Lippe Der Landrat
zulässigen Null-Punkt-Verschiebung von ± 50 ms zu starten. Das gleichzeitige Blinken ist erforderlich, damit die Feuer der Windenergieanlage während der Blinkphase nicht durch einen Flügel des Rotors verdeckt werden. 10. Die Rotorblattspitze darf das Gefahrenfeuer um bis zu 50 m, das „Feuer W, rot“ und Feuer W, rot ES um bis zu 65 m überragen. 11. Die Abstrahlung von „Feuer W, rot“ und Feue
der Windenergieanlage während der Blinkphase nicht durch einen Flügel des
Rotors verdeckt werden. 10. Die Rotorblattspitze darf das Gefahrenfeuer um bis zKreis Lippe Der Landrat
r Genehmigung festgelegt. Weitergehende Anforderungen sind weder fachlich indiziert, noch rechtlich möglich. Schattenwurf Zusammenfassende Darstellung WEA verursachen durch die Drehbewegung des Rotors bewegten Schattenwurf. Bei der Berechnung durch den Gutachter wurde auch die Vorbelastung der bestehenden WEA an den jeweiligen Einwirkbereichen berücksichtigt. Für die geplante WEA ist der Ein
f Zusammenfassende Darstellung WEA verursachen durch die Drehbewegung des
Rotors bewegten Schattenwurf. Bei der Berechnung durch den Gutachter wurde auch Kreis Lippe Der Landrat
ersorgung. Als Antrieb der Blattverstellung werden pro Rotorblatt zwei Gleichstrom-Doppelschlussmotoren mit montiertem Getriebe eingesetzt. Die Blattverstelleinheiten begrenzen 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 de
etriebe eingesetzt. Die Blattverstelleinheiten begrenzen die Drehzahl des
Rotors und die dem Wind entnommene Leistung. Somit wird die maximale Leistung deENERCON GmbH
cklungen angebracht, in denen der elektrische Strom induziert wird. Der Maschinenträger ist das zentrale tragende Element der Gondelkonstruktion. An ihm sind direkt oder indirekt alle Teile des Rotors und des Generators befestigt. Der Maschinenträger ist über das Azimutlager drehbar auf dem Turmkopf gelagert. Mit den Azimutantrieben kann die gesamte Gondel gedreht werden, damit der Rotor ste
t der Gondelkonstruktion. An ihm sind direkt oder indirekt alle Teile des
Rotors und des Generators befestigt. Der Maschinenträger ist über das AzimutlageENERCON GmbH
opf. Sie sind gleichmäßig über den Rotorumfang verteilt. Jeder einzelne dieser Schalter kann die Windenergieanlage per Notverstellung anhalten. Die Schalter lösen aus, wenn die Nenndrehzahl des Rotors um mehr als 25 % überschritten wird. Für den Neustart der Windenergieanlage müssen die Überdrehzahlschalter manuell zurückgesetzt werden, nachdem die Ursache für die Überdrehzahl gefunden und b
otverstellung anhalten. Die Schalter lösen aus, wenn die Nenndrehzahl des
Rotors um mehr als 25 % überschritten wird. Für den Neustart der WindenergieanlaENERCON GmbH
e Überlastung der Windenergieanlage eintritt; ggf. werden dabei auch Randbedingungen wie Schalloptimierung 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
Außerdem ermöglicht die Blattverstellung das aerodynamische Abbremsen des
Rotors. Erreicht die Windenergieanlage ihre Nennleistung, dreht die BlattverstelENERCON GmbH
olllastbetrieb ■ Teillastbetrieb ■ Trudelbetrieb 6.4.1 Volllastbetrieb Windgeschwindigkeit v ≥ 12,3 m/s Bei und oberhalb der Nenn-Windgeschwindigkeit hält die Windenergieanlage die Drehzahl des Rotors durch Blattverstellung auf ihrem Sollwert (ca. 13,1 U/min) und begrenzt dadurch die Leistung auf ihren Nennwert von 3200 kW. Sturmregelung aktiv (Normalfall) Die Sturmregelung ermöglicht den An
der Nenn-Windgeschwindigkeit hält die Windenergieanlage die Drehzahl des
Rotors durch Blattverstellung auf ihrem Sollwert (ca. 13,1 U/min) und begrenzt dENERCON GmbH
GE, Siemens) angeschlossen, der wiederum starr über das Turmkopflager an den Turm angeschlossen ist. Bei Windenergieanlagen mit direkt angetriebenem Generator erfolgt eine starre Anbindung des Rotors über das Rotorlager an den Maschinenträger. Bei beiden Systemen werden im Betrieb der Windenergieanlage die Lasten aus den Rotorblättern über die jeweiligen Komponenten des Triebstranges (Rotor
agen mit direkt angetriebenem Generator erfolgt eine starre Anbindung des
Rotors über das Rotorlager an den Maschinenträger. Bei beiden Systemen werden imSkyWind GmbH
enten bzw. der Windenergieanlage führen. Dabei ist anzumerken, dass die Berechnung der am Rotor auftretenden transienten Lasten unter Berücksichtigung aller aerodynamischer Wechselwirkungen des Rotors mit Turm, Gondel und insbesondere der hoch turbulenten atmosphärischen Zuströmung nach wie vor eine große Herausforderung darstellt. Verfahren zur Simulation der komplexen, dynamischen Zusammen
Lasten unter Berücksichtigung aller aerodynamischer Wechselwirkungen des
Rotors mit Turm, Gondel und insbesondere der hoch turbulenten atmosphärischen ZuSkyWind GmbH
Kopf mit in Betriebsposition befindlichen Blättern gehoben, dadurch ist die Windangriffsfläche am Rotor zunächst minimal. Beim 90° Klappvorgang verändert sich allerdings die Angriffsfläche des Rotors entsprechend des Einklappwinkels. Die Simulation zeigte hierbei jedoch keine kritischen Lastzustände oder Bewegungen, da die Bewegungen und Kräfte über die Positioniereinheit bereits aufgenomme
l. Beim 90° Klappvorgang verändert sich allerdings die Angriffsfläche des
Rotors entsprechend des Einklappwinkels. Die Simulation zeigte hierbei jedoch keSkyWind GmbH
tungen gegeben ist. Vor allem in komplexem Gelände kann es zu häufigen, abrupten Richtungswechseln des Windes kommen, was von einer Windkraftanlage ebenso häufige, rasche Nachlaufbewegungen des Rotors und der Gondel erfordert. Im Zuge derer wirken verstärkte Kräfte auf die Anlage ein, die den Verschleiß befördern können, während gleichzeitig der erwirtschaftete Energieertrag geschmälert wird
s von einer Windkraftanlage ebenso häufige, rasche Nachlaufbewegungen des
Rotors und der Gondel erfordert. Im Zuge derer wirken verstärkte Kräfte auf die C.A.R.M.E.N. e.V.
del befindet sich bei Horizontalachsanlagen (siehe Kapitel 4.1.1) zudem ein Windnachführungssystem, das entweder aus einer einfachen Windfahne besteht, die für eine selbsttätige Ausrichtung des Rotors in Hauptwindrichtung sorgt, oder aus sogenannten Azimutmotoren, die eine durch Windrichtungssensoren ermittelte Ausrichtung der Gondel bewirken (12). Zu den Schutzeinrichtungen, um den dauerhaf
er einfachen Windfahne besteht, die für eine selbsttätige Ausrichtung des
Rotors in Hauptwindrichtung sorgt, oder aus sogenannten Azimutmotoren, die eine C.A.R.M.E.N. e.V.
lrohrsegmente)  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 eine Welle auf einen Generator übertragen, in dem die Umformung in elektrische Energie erfolg
or)  Transformator und Mittelspannungsschaltanlage Durch die Drehung des
Rotors wird die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie (RotationseneWirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG
eit genannt) und der Windgeschwindigkeit in ausreichender Entfernung vor dem Rotorblatt (Bundesverband Windenergie e.V.). Da die Geschwindigkeit über der Blattspitzen direkt mit dem Radius des Rotors in Verbindung steht (ist die Winkelgeschwindigkeit und die Drehzahl des Rotors), kann man schon aus der jeweiligen Konstruktion eine Aussage über die Größe der Schnelllaufzahl formulieren und d
. Da die Geschwindigkeit über der Blattspitzen direkt mit dem Radius des
Rotors in Verbindung steht (ist die Winkelgeschwindigkeit und die Drehzahl des RleXsolar GmbH
torblatt (Bundesverband Windenergie e.V.). Da die Geschwindigkeit über der Blattspitzen direkt mit dem Radius des Rotors in Verbindung steht (ist die Winkelgeschwindigkeit und die Drehzahl des Rotors ), kann man schon aus der jeweiligen Konstruktion eine Aussage über die Größe der Schnelllaufzahl formulieren und diese auch für gegebene Turbinen berechnen. Je länger die einzelnen Blätter des
s in Verbindung steht (ist die Winkelgeschwindigkeit und die Drehzahl des
Rotors), kann man schon aus der jeweiligen Konstruktion eine Aussage über die GrleXsolar GmbH
), kann man schon aus der jeweiligen Konstruktion eine Aussage über die Größe der Schnelllaufzahl formulieren und diese auch für gegebene Turbinen berechnen. Je länger die einzelnen Blätter des Rotors sind, desto größer ist die Schnelllaufzahl. Da die Umfangsgeschwindigkeit von der Drehzahl des Rotors abhängt, gilt ebenso: Je größer die Rotordrehzahl (und damit auch die Winkelgeschwindigkeit
auch für gegebene Turbinen berechnen. Je länger die einzelnen Blätter des
Rotors sind, desto größer ist die Schnelllaufzahl. Da die UmfangsgeschwindigkeitleXsolar GmbH
ulieren und diese auch für gegebene Turbinen berechnen. Je länger die einzelnen Blätter des Rotors sind, desto größer ist die Schnelllaufzahl. Da die Umfangsgeschwindigkeit von der Drehzahl des Rotors abhängt, gilt ebenso: Je größer die Rotordrehzahl (und damit auch die Winkelgeschwindigkeit ), desto größer ist ebenfalls die Schnelllaufzahl. In Abbildung 3-8 ist eine Darstellung des Leistung
t die Schnelllaufzahl. Da die Umfangsgeschwindigkeit von der Drehzahl des
Rotors abhängt, gilt ebenso: Je größer die Rotordrehzahl (und damit auch die WinleXsolar GmbH
ung 3-11), sodass sich die kinetische Energie der Luft zu ergibt. Die Masse des Luftvolumens berechnet sich aus dem Volumen und der Dichte der Luft mit . Des Weiteren bezeichnet den Radius des Rotors und die Länge der Luftsäule vor dem Rotor. Die Windgeschwindigkeit wird als Abbildung 3-11 Luftvolumen vor dem Rotor konstant (im betrachteten Volumen) angenommen. Vor dem Windrotor verläuft di
umen und der Dichte der Luft mit . Des Weiteren bezeichnet den Radius des
Rotors und die Länge der Luftsäule vor dem Rotor. Die Windgeschwindigkeit wird aleXsolar GmbH
Die Leistung des Windes kann also durch berechnet werden. Sie vergrößert sich mit zunehmender Windgeschwindigkeit sehr stark. (Quaschning, 2007) Aber auch die Dichte der Luft und die Größe des Rotors haben einen Einfluss auf die Energie der Luft an einer Windkraftanlage. Da die Dichte auch von Druck und Temperatur abhängt, sind weitere Einflussfaktoren erkennbar. Mit zunehmender Temperatur
stark. (Quaschning, 2007) Aber auch die Dichte der Luft und die Größe des
Rotors haben einen Einfluss auf die Energie der Luft an einer Windkraftanlage. DleXsolar GmbH
und des durchschnittlichen Luftdrucks kann dieser Standardwert für den entsprechenden Standort variiert werden. Anknüpfend an die Beschreibung der Luft vor dem Rotor, wird nun der Einfluss des Rotors diskutiert. Dieser Wert entspricht trockener Luft bei Normaldruck auf Meereshöhe bei einer Temperatur von 15°. Einfluss des Rotors auf die Energie der Luftströmung Bisher wurde ausschließlich
end an die Beschreibung der Luft vor dem Rotor, wird nun der Einfluss des
Rotors diskutiert. Dieser Wert entspricht trockener Luft bei Normaldruck auf MeleXsolar GmbH
schreibung der Luft vor dem Rotor, wird nun der Einfluss des Rotors diskutiert. Dieser Wert entspricht trockener Luft bei Normaldruck auf Meereshöhe bei einer Temperatur von 15°. Einfluss des Rotors auf die Energie der Luftströmung Bisher wurde ausschließlich die Luft vo r dem Windrotor betrachtet. Der Windrotor selbst hat noch keinen Einfluss auf die Luftströmung. Auch die angegebene Leis
ei Normaldruck auf Meereshöhe bei einer Temperatur von 15°. Einfluss des
Rotors auf die Energie der Luftströmung Bisher wurde ausschließlich die Luft vo leXsolar GmbH
ss einer Windturbine. Auf eine entsprechende Fläche bezogen, ändert sich allerdings die Leistung des Windes, wenn dieser durch eine Turbine strömt. Wird so die Energie des Windes mithilfe eines Rotors genutzt, so muss natürlich die Bauweise des Rotors berücksichtigt werden. Hier soll ein Flügelrad betrachtet werden, dass eine horizontale Drehachse besitzt. Aber wie kann man die Nutzung des W
durch eine Turbine strömt. Wird so die Energie des Windes mithilfe eines
Rotors genutzt, so muss natürlich die Bauweise des Rotors berücksichtigt werden.leXsolar GmbH
bezogen, ändert sich allerdings die Leistung des Windes, wenn dieser durch eine Turbine strömt. Wird so die Energie des Windes mithilfe eines Rotors genutzt, so muss natürlich die Bauweise des Rotors berücksichtigt werden. Hier soll ein Flügelrad betrachtet werden, dass eine horizontale Drehachse besitzt. Aber wie kann man die Nutzung des Windes nun beschreiben? Abbildung 3-12 Luftströmung
Windes mithilfe eines Rotors genutzt, so muss natürlich die Bauweise des
Rotors berücksichtigt werden. Hier soll ein Flügelrad betrachtet werden, dass eileXsolar GmbH
s also aus Teilprofilen bestehen, die die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit ideal zur Winderzeugung nutzbar machen. Profilformen am Rotorblatt Nahe der Nabe ist die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors geringer, die Luft strömt langsamer am Rotorblatt entlang und erzeugt so eine geringe Auftriebskraft. Um diese zu vergrößern, kann die Profiltiefe vergrößert werden, wodurch allerdings auch die
ofilformen am Rotorblatt Nahe der Nabe ist die Umfangsgeschwindigkeit des
Rotors geringer, die Luft strömt langsamer am Rotorblatt entlang und erzeugt so leXsolar GmbH
r Nabe durch die sogenannte ,,Knickbelastung" am stärksten beansprucht. Das breitere und dickere Profil führt damit nicht nur zum vergrößerten Auftrieb, sondern auch zur erhöhten Stabilität des Rotors . Ein solches Rotorblatt einer Windkraftanlage mit variierenden Profilen im Querschnitt ist in Abbildung 3-17 dargestellt. Die angegebenen Buchstaben- und Zahlenkombinationen bezeichnen verschie
t nur zum vergrößerten Auftrieb, sondern auch zur erhöhten Stabilität des
Rotors. Ein solches Rotorblatt einer Windkraftanlage mit variierenden Profilen ileXsolar GmbH
en und Anlagen. Die Drehbewegung wird über ein Getriebe an den Generator übersetzt, der durch die angeregte Drehbewegung eine elektrische Spannung erzeugt. Es wird also die Rotationsenergie des Rotors in elektrische Energie umgewandelt, die nun direkt in das Energienetz eingespeist werden kann17. Die üblichen Generatortypen für Windkraftanlagen sind Drehstromgeneratoren. Diese ähneln im prin
eine elektrische Spannung erzeugt. Es wird also die Rotationsenergie des
Rotors in elektrische Energie umgewandelt, die nun direkt in das Energienetz einleXsolar GmbH
auch in die Lastenrechnung mit ein und sollte somit fester Bestandteil jeder WEA- Entwicklung sein. Die einfache Impulstheorie liefert die Grundbeziehung für die mechanische Leistungsabgabe des Rotors . Die aerodynamische Rotortheorie, namentlich die „Blattelementtheorie“, vermittelt den Zusammenhang zwischen der geometrischen Gestalt einer realen Rotorkonfiguration und seiner Leistungscharak
heorie liefert die Grundbeziehung für die mechanische Leistungsabgabe des
Rotors. Die aerodynamische Rotortheorie, namentlich die „Blattelementtheorie“, vWES IBS GmbH
nis zu dessen Nutzen stehen. Der relativ geringe Turmdurchmesser (168,3mm) und der große Abstand zwischen Turm und Rotorblatt (ca. 1m) führen scheinbar dazu, dass die Verwirbelungen in Höhe des Rotors vernachlässigbar sind. Dies wird auch dadurch deutlich, dass keine oder nur kaum wahrnehmbare zusätzliche Schallemissionen von der Nachlaufströmung ausgehen. Zur Unterstützung der Windnachführu
blatt (ca. 1m) führen scheinbar dazu, dass die Verwirbelungen in Höhe des
Rotors vernachlässigbar sind. Dies wird auch dadurch deutlich, dass keine oder nWES IBS GmbH
oviel Abstand angesetzt, dass der Rotor einer Anlage mit der vorhandenen Maximalgröße (82 m Rotordurchmesser, 2,3 MW Nennleistung möglich) nicht über der Straße drehen kann. Ein Hereinragen des Rotors in das Straßengrundstück soll vermieden werden, um eine Gefährdung beim Abtauen von Eisansatz bei stillgestellter Anlage weitgehend zu vermeiden und um eine Mindestsicherung gegen das Gefühl de
nleistung möglich) nicht über der Straße drehen kann. Ein Hereinragen des
Rotors in das Straßengrundstück soll vermieden werden, um eine Gefährdung beim AGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
ibt. Bei den stärker frequentierten Gemeindestraßen sollen Anlagenstandorte mindestens soviel Abstand einhalten, dass der Rotor nicht über dem Straßengrundstück drehen kann. Ein Hereinragen des Rotors in die Wegeparzelle soll vermieden werden, um eine Gefährdung beim Abtauen von Eisansatz bei stillgestellter Anlage zu vermeiden und um eine Mindestsicherung gegen das Gefühl des „Bedrängens“ o
r Rotor nicht über dem Straßengrundstück drehen kann. Ein Hereinragen des
Rotors in die Wegeparzelle soll vermieden werden, um eine Gefährdung beim AbtaueGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
zmodell DLC Auslegungslastfall (Design Load Case) PD Potsdam-Datum WZ Windzone GK Geländekategorie D Rotordurchmesser [m] PN Nennleistung mit der die WEA betrieben wird [MW] cT Schubbeiwert des Rotors [-] Ieff Effektive Turbulenzintensität [-] A Skalierungsparameter der Weibull-Verteilung [m/s] k Formparameter der Weibull-Verteilung [-] v Windgeschwindigkeit [m/s] h Höhe über Grund [m] m Wöh
] PN Nennleistung mit der die WEA betrieben wird [MW] cT Schubbeiwert des
Rotors [-] Ieff Effektive Turbulenzintensität [-] A Skalierungsparameter der WeiFluid and Energy Engineering GmbH and Co. KG
aus Rotorblättern und Nabe), die Rotorwelle, ein Getriebe und ein Generator. Das Getriebe, der Generator und oft auch der Frequenzumrichter befinden sich in der Gondel. Die Rotationsenergie des Rotors wird durch die Rotorwelle auf das Getriebe übertragen. Dieses hat die Funktion, auf eine Drehzahl zu übersetzen, die dem Generator angepasst ist. Je nach Bauart gibt es verschiedene Übersetzung
r Frequenzumrichter befinden sich in der Gondel. Die Rotationsenergie des
Rotors wird durch die Rotorwelle auf das Getriebe übertragen. Dieses hat die Funacatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V.
t [4]. Nur im Betrieb lassen sich Unwuchten sicher feststellen Unwuchtursachen können in allen Schritten von der Produktion bis zum Betrieb auftreten, daher kann nur eine Prüfung des montierten Rotors im Betrieb den aktuellen Unwuchtzustand feststellen, mehrere Jahre alte Blatt-Wiegeprotokolle dagegen nicht. Das Thema Unwucht ist für die WEA-Zuverlässigkeit und Senkung der Lebenszykluskosten
ion bis zum Betrieb auftreten, daher kann nur eine Prüfung des montierten
Rotors im Betrieb den aktuellen Unwuchtzustand feststellen, mehrere Jahre alte BBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
) minimiert sind, werden nach DIN ISO 1940 [11] typischerweise drei Messläufe benötigt, um die MU durch Ausgleichsmassen unter den Grenzwert zu reduzieren: 1) Messung des Unwucht-Urzustands des Rotors 2) Kalibriermessung nach Anbringen eines definierten Testgewichts 3) Prüfmessung nach Anbringen der Ausgleichsmassen zur Qualitätskontrolle Für den viele Tonnen wiegenden WEA-Rotoren sind als T
unter den Grenzwert zu reduzieren: 1) Messung des Unwucht-Urzustands des
Rotors 2) Kalibriermessung nach Anbringen eines definierten Testgewichts 3) PrüfBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
bis über 150 kg nötig, um einen verlässlichen Kalibrierwert zu erzeugen (Bild 4). Bei sehr großen Unwuchten ist ein mehrstufiges Auswuchten empfehlenswert. Grenzwerte für Massenunwucht des WEA- Rotors In DIN ISO 1940 [11] sind für viele Maschinenarten und rotierenden Komponenten feste Auswucht-Gütestufen (G) als Grenzwerte vorgeschlagen, die der zulässigen Schwerpunktsgeschwindigkeit des Rot
rstufiges Auswuchten empfehlenswert. Grenzwerte für Massenunwucht des WEA-
Rotors In DIN ISO 1940 [11] sind für viele Maschinenarten und rotierenden KomponBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
ors In DIN ISO 1940 [11] sind für viele Maschinenarten und rotierenden Komponenten feste Auswucht-Gütestufen (G) als Grenzwerte vorgeschlagen, die der zulässigen Schwerpunktsgeschwindigkeit des Rotors in mm/s entsprechen. Ausgewählte Gü- ten sind etwa G 1,0 für Plattenspieler, G 2,5 für Generatoren und Gasturbinen sowie G 40 für PKW-Räder. Dies ist so nicht auf WEA übertragbar, denn gemäß [1
nzwerte vorgeschlagen, die der zulässigen Schwerpunktsgeschwindigkeit des
Rotors in mm/s entsprechen. Ausgewählte Gü- ten sind etwa G 1,0 für PlattenspielBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
herheit und Diagnosefähigkeit unterscheiden. Es ist nachweisbar, dass allein aufgrund der axialen und lateralen „Unwucht-Schwingungsamplitude“ eine korrekte Rückrechnung auf die MU und AU eines Rotors sowie absolute Blattwinkeljustage nicht funktioniert [10]. Sogar fortschrittliche modellbasierte Auswuchtansätze haben bisher nur in Simulationen die prinzipielle Machbarkeit einer rein schwing
-Schwingungsamplitude“ eine korrekte Rückrechnung auf die MU und AU eines
Rotors sowie absolute Blattwinkeljustage nicht funktioniert [10]. Sogar fortschrBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
l, Aerodynamische Unwucht: V.a. axiale Schwingung und Biegung, d.h. parallel zur Rotorwelle, aber auch Torsion, Nicken sowie lateral. ENTSTEHUNGSURSACHEN: Massenunwucht: Massenexzentrizität des Rotors (Grenzwert in kg*m, d.h. Fehlmasse x Radius): z.B. durch abweichende Rotorblattmassen und/oder Massenverteilung wegen Produktion, Blatterosion, -beschädigung, ‑reparatur, ‑tausch - Wasseraufnah
owie lateral. ENTSTEHUNGSURSACHEN: Massenunwucht: Massenexzentrizität des
Rotors (Grenzwert in kg*m, d.h. Fehlmasse x Radius): z.B. durch abweichende RotoBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
r: die der Auslegung der Windenergieanlage zugrunde gelegte rechnerische Zeitdauer  Nennleistung: maximale Dauerleistung, die sich aus der Leistungskurve ergibt  Nenndrehzahl nR: Drehzahl des Rotors bei Nennwindgeschwindigkeit  Leerlauf: betriebsbereiter Zustand einer Windenergieanlage ohne Leistungsabgabe, bei dem sich der Rotor langsam dreht  mittlere Windgeschwindigkeit vm(z): (10-Min
g, die sich aus der Leistungskurve ergibt  Nenndrehzahl nR: Drehzahl des
Rotors bei Nennwindgeschwindigkeit  Leerlauf: betriebsbereiter Zustand einer WiDeutsches Instituts für Bautechnik (DIBt)
cher Kraftbeiwert cscd Strukturbeiwert nach DIN EN 1991-1-4 cseason Jahreszeitenbeiwert nach DIN EN 1991-1-4 D Rotordurchmesser 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
hmesser F Kraft, Last f 0 Eigenfrequenz f R Erregerfrequenz des laufenden
Rotors h Höhe des Rotormittelpunktes (Nabenhöhe) über Gelände, Turmhöhe IT TurbuDeutsches Instituts für Bautechnik (DIBt)
öhe 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 horizontaler Abstand zwischen den Turmachsen zweier benachbarter Anlagen Ted Bezugstempera
Exponent der Wöhlerkurve mE Eismasse N Lastspielzahl nR Nenndrehzahl des
Rotors q Geschwindigkeitsdruck (Staudruck) R Rotorradius s auf den RotordurchmesDeutsches Instituts für Bautechnik (DIBt)
sreichender Abstand der Eigenfrequenzen f0,n des Turmes von den Erregerfrequenzen fR bzw. fR,m entsprechend 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
gen (GL 10) und (GL 11) nachzuweisen. Dabei ist: fR max. Drehfrequenz des
Rotors im normalen Betriebsbereich f0,1 erste Eigenfrequenz des Turms fR,m DurchDeutsches Instituts für Bautechnik (DIBt)
latt in der Null-Grad-Position flach zur vorherrschenden Windrichtung steht. Die Möglichkeit der Blattverstellung 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
e 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 WGE Renewable Energy, General Electric Company
ng Der Rotor verfügt über ein Verstellsystem zur Einstellung des Blattwinkels während des WEA-Betriebs. Die aktive Steuerung der Blattwinkelverstellung gestattet die Drehzahlregulierung des WEA- Rotors bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Nenngeschwindigkeit. Dabei wird die Blattverstellung eingesetzt, um übermäßigen aerodynamischen Auftrieb an den Blättern abzuführen. Die Energie aus Windb
rung der Blattwinkelverstellung gestattet die Drehzahlregulierung des WEA-
Rotors bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Nenngeschwindigkeit. Dabei wird diGE Renewable Energy, General Electric Company
rsetzt werden. Der somit erzeugte Auftrieb wird in ein Drehmoment und in die Drehzahl zum Antrieb des Synchrongenerators mit Permanentmagneterregung umgesetzt. Im Generator wird die Energie des Rotors dann in elektrische Energie umgewandelt, die über einen Vollumrichter in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Der Vollumrichter befindet sich in der Turmfußebene der Anlage. Je na
mit Permanentmagneterregung umgesetzt. Im Generator wird die Energie des
Rotors dann in elektrische Energie umgewandelt, die über einen Vollumrichter in VENSYS Energy AG
lattverstellung (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 die Rotorblätter entsprechend der Windgeschwindigkeit automatisch um die Längsachse verst
erden über Drehkranzlager mit der Rotornabe verschraubt. Die Lagerung des
Rotors ist in den Generator integriert (siehe Abschnitt Generator). Mit Hilfe deVENSYS Energy AG
egerfeld erzeugen. Durch die Verwendung von Permanentmagneten entfällt zudem die Einspeisung von zusätzlicher elektrischer Energie für die Erregung.  Integrierte Rotorlagerung Die Lagerung des Rotors ist in den 2,5 MW-Generator integriert und wird über ein großes zweireihiges Kegelrollenlager realisiert. Hieraus ergibt sich für die gesamte Tragstruktur ein optimaler Kraftfluss, welcher die
er Energie für die Erregung.  Integrierte Rotorlagerung Die Lagerung des
Rotors ist in den 2,5 MW-Generator integriert und wird über ein großes zweireihiVENSYS Energy AG
2,5 MW-Generator integriert und wird über ein großes zweireihiges Kegelrollenlager realisiert. Hieraus ergibt sich für die gesamte Tragstruktur ein optimaler Kraftfluss, welcher die Kräfte des Rotors direkt über die Rotorlagerung und den Maschinenträger in den Turm einleitet. Beim Schmierkonzept des Rotorlagers wurde eine einfache Fettschmierung umgesetzt. Daher kann auf eine aufwendige Ölu
die gesamte Tragstruktur ein optimaler Kraftfluss, welcher die Kräfte des
Rotors direkt über die Rotorlagerung und den Maschinenträger in den Turm einleitVENSYS Energy AG
, Juris Randnr. 25). Relevant ist bei WEA im Wesentlichen die Prüfung möglicher Verstöße gegen das Tötungs- und Verletzungsverbot nach § 44 Abs. 1 Nr. 1 BNatSchG aufgrund der Kollision mit den Rotoren . Nach der Rechtsprechung muss das Verletzungs- und Tötungsrisiko durch das Vorhaben im Vergleich zum allgemeinen Risiko signifikant erhöht sein. Gegen das Tötungsverbot wird dann nicht versto
ngsverbot nach § 44 Abs. 1 Nr. 1 BNatSchG aufgrund der Kollision mit den
Rotoren. Nach der Rechtsprechung muss das Verletzungs- und Tötungsrisiko durch 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
ein, dass sie in einer saP vertieft behandelt werden müssen. Dies sind die in Anlage 6 aufgeführten Arten. Alle anderen Arten fliegen kaum in solchen Höhen, dass sie in den Gefahrenbereich der Rotoren geraten. b) Bestandserfassung am Eingriffsort Es ist zu prüfen, ob die Arten im Gebiet aktuell vorkommen. Anhand der saPArbeitshilfe des LfU ist eine geografische Datenbankabfrage möglich, di
Arten fliegen kaum in solchen Höhen, dass sie in den Gefahrenbereich der
Rotoren geraten. b) Bestandserfassung am Eingriffsort Es ist zu prüfen, ob die 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
Raumnutzung am Standort ermöglichen. In diesem Umkreis wird es aufgrund der räumlichen Nähe zwischen Anlage und Quartier in der Regel zu höheren Aufenthaltswahrscheinlichkeiten im Bereich der Rotoren kommen. Die Verwirklichung des Verbotstatbestandes nach § 44 Abs. 1 Nr. 1 BNatSchG kann durch einen Abschaltalgorithmus mittels Auflage im Zulassungsbescheid vermieden werden. 8.4.3 Mögliche
r in der Regel zu höheren Aufenthaltswahrscheinlichkeiten im Bereich der
Rotoren kommen. Die Verwirklichung des Verbotstatbestandes nach § 44 Abs. 1 Nr.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
terungen vorhandener Forstwege und cc) gegebenenfalls Stromleitungen. b) Nutz-, Schutz-, Erholungs- und Lebensraumfunktionen der umliegenden Wälder können beeinträchtigt werden. c) Die von den Rotoren überstrichene Fläche kann bei entsprechend großer Höhendifferenz zu den Baumkronen ohne Beschränkung des Höhenwachstums weiterhin forstlich genutzt werden. Insoweit liegt für die überstrichen
onen der umliegenden Wälder können beeinträchtigt werden. c) Die von den
Rotoren überstrichene Fläche kann bei entsprechend großer Höhendifferenz zu denBayerische 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
leineren“ Anlagen werden – vor allem international - ihren Markt finden. Multimegawatt-Anlagen eröffnen an Land neue Perspektiven. Die wenigen Aufstellungsplätze werden effektiver genutzt. Die Rotoren arbeiten durch die Höhe der Türme bereits in einem meteorologischen Bereich mit einer höheren durchschnittlichen Windgeschwindigkeit und geringem Einfluss des Geländeprofils. Repowering ist e
spektiven. Die wenigen Aufstellungsplätze werden effektiver genutzt. Die
Rotoren arbeiten durch die Höhe der Türme bereits in einem meteorologischen BerBINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH
aft 18 4. Städtebauliches Gesamtkonzept für den "Windpark Blender I+II" 18 4.1 Bestimmung des Anlagentyps 19 4.1.1 Anlagenhöhe 20 4.1.2 Bauart der Masten 20 4.1.3 Leistung der Anlagen 20 4.1.4 Rotoren 21 4.2 Anzahl der Windkraftanlagen 23 4.3 Nebenanlagen 23 4.4 Mobilfunkanlagen 23 4.5 Einspeisung der erzeugten Energie ins Netz 23 5. Festsetzungen des Bebauungsplanes 24 5.1 Art der baulich
enhöhe 20 4.1.2 Bauart der Masten 20 4.1.3 Leistung der Anlagen 20 4.1.4
Rotoren 21 4.2 Anzahl der Windkraftanlagen 23 4.3 Nebenanlagen 23 4.4 MobilfunkSamtgemeinde Thedinghausen
em Gebiet, legt der vorliegende Bebauungsplan den am Markt gängigen Anlagentypen zugrunde, die eine horizontale Achse besitzen. Bei diesen Anlagen wird die Bewegungsenergie des Windes über 2-3 Rotoren , die eine horizontal liegende Achse antreiben in Strom umgewandelt. Dieser Anlagentyp hat sich am Markt durchgesetzt. Die bestehenden Anlagen im westlich angrenzenden Windpark funktionieren n
sitzen. Bei diesen Anlagen wird die Bewegungsenergie des Windes über 2-3
Rotoren, die eine horizontal liegende Achse antreiben in Strom umgewandelt. DieSamtgemeinde Thedinghausen
izienz sind jedoch noch „kleinere“ Anlagen nicht zulässig. Nach „Oben“ wird die Nennleistung nicht begrenzt. Hier wird durch die maximal zulässige Gesamthöhe bereits eine Grenze gesetzt. 4.1.4 Rotoren Durchmesser der Rotoren Der Rotorradius ist bei der Abgrenzung der Festsetzung der überbaubaren Grundstücksfläche und der Festlegung des Geltungsbereiches des Bebauungsplanes zu berücksichtig
urch die maximal zulässige Gesamthöhe bereits eine Grenze gesetzt. 4.1.4
Rotoren Durchmesser der Rotoren Der Rotorradius ist bei der Abgrenzung der FestSamtgemeinde Thedinghausen
„kleinere“ Anlagen nicht zulässig. Nach „Oben“ wird die Nennleistung nicht begrenzt. Hier wird durch die maximal zulässige Gesamthöhe bereits eine Grenze gesetzt. 4.1.4 Rotoren Durchmesser der Rotoren Der Rotorradius ist bei der Abgrenzung der Festsetzung der überbaubaren Grundstücksfläche und der Festlegung des Geltungsbereiches des Bebauungsplanes zu berücksichtigen. Vor dem Hintergrund,
ge Gesamthöhe bereits eine Grenze gesetzt. 4.1.4 Rotoren Durchmesser der
Rotoren Der Rotorradius ist bei der Abgrenzung der Festsetzung der überbaubarenSamtgemeinde Thedinghausen
gen im norddeutschen Binnenland bei einer Anlagenhöhe von bis zu 150 m betrugt bisher 82 m3. Neben den kleineren Anlagen mit Rotordurchmessern von 80 Meter, gibt es aber auch schon Anlagen mit Rotoren mit einem Durchmesser. Aktuell wird von den Vorhabenträgern im "Windpark Blender I" der Bau von drei WEA des Typs Vestas V 112 und der Bau von fünf WEA des Typs Nordex N117 geplant. Im "Windp
mit Rotordurchmessern von 80 Meter, gibt es aber auch schon Anlagen mit
Rotoren mit einem Durchmesser. Aktuell wird von den Vorhabenträgern im "WindparSamtgemeinde Thedinghausen
04 m zu erweitern.  Wenn im Windpark Blender bisher 12 WEA errichtet waren sollen nun 11 neue WEA errichtet werden. Mit der zu erhaltenden Anlage bleibt die Anlagenzahl gleich. Farbgebung der Rotoren Die Farbgebung soll entsprechend der übrigen Anlagenteile gewählt werden. Die Begründung zur Festlegung von grauen und weißen Farbtönen ist nachfolgend im Kapitel 6.1 / 6.2 beschrieben. Anzah
der zu erhaltenden Anlage bleibt die Anlagenzahl gleich. Farbgebung der
Rotoren Die Farbgebung soll entsprechend der übrigen Anlagenteile gewählt werdeSamtgemeinde Thedinghausen
ntsprechend der übrigen Anlagenteile gewählt werden. Die Begründung zur Festlegung von grauen und weißen Farbtönen ist nachfolgend im Kapitel 6.1 / 6.2 beschrieben. 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
achfolgend im Kapitel 6.1 / 6.2 beschrieben. Anzahl und Drehrichtung der
Rotoren Aufgrund der bestehenden Windenergieanlagen sowie der am Markt gängigenSamtgemeinde Thedinghausen
ein einheitliches Gesamtbild erzeugt, das für den Betrachter allgemein nicht so störend wirkt, wie es bei unterschiedlichen Anlagen der Fall ist. Das Gleiche gilt auch für die Drehrichtung der Rotoren . Die bestehenden Anlagen drehen in der Richtung des Uhrzeigersinns. Von daher wird auch für die geplanten Anlagen eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn festgelegt. 4.2 Anzahl der Windkraftanlage
hen Anlagen der Fall ist. Das Gleiche gilt auch für die Drehrichtung der
Rotoren. Die bestehenden Anlagen drehen in der Richtung des Uhrzeigersinns. VonSamtgemeinde Thedinghausen
die Mastachsen nicht näher an die zu schützenden Nutzungen heranrücken. Textlich wird festgesetzt, dass die Baugrenzen „A“ nur für den Turm und das Fundament der Windenergieanlagen gelten. Die Rotoren der Windenergieanlagen dürfen über diese Baugrenze streichen. Zudem wird eine weitere, äußere Baugrenze festgesetzt, die in der Planzeichnung mit einem „B“ markiert wurde. Diese Baugrenze „B“
A“ nur für den Turm und das Fundament der Windenergieanlagen gelten. Die
Rotoren der Windenergieanlagen dürfen über diese Baugrenze streichen. Zudem wirSamtgemeinde Thedinghausen
reichen. Zudem wird eine weitere, äußere Baugrenze festgesetzt, die in der Planzeichnung mit einem „B“ markiert wurde. Diese Baugrenze „B“ beschreibt die überbaubare Grundstücksfläche, die von Rotoren überstrichen werden darf. Türme oder Fundamente dürfen zwischen der Baugrenze „B“ und der Baugrenze „A“ nicht errichtet werden. Mit dieser Baugrenze „B“ wird verhindert, dass die Rotoren über
iese Baugrenze „B“ beschreibt die überbaubare Grundstücksfläche, die von
Rotoren überstrichen werden darf. Türme oder Fundamente dürfen zwischen der BauSamtgemeinde Thedinghausen
e von Rotoren überstrichen werden darf. Türme oder Fundamente dürfen zwischen der Baugrenze „B“ und der Baugrenze „A“ nicht errichtet werden. Mit dieser Baugrenze „B“ wird verhindert, dass die Rotoren über die Straßenverkehrsfläche oder gar die Geltungsbereichsgrenze überstreichen. 5.5 Nebenanlagen Die Zulässigkeit der erforderlichen Nebenanlagen wird in den textlichen Festsetzungen Nr. 1.
cht errichtet werden. Mit dieser Baugrenze „B“ wird verhindert, dass die
Rotoren über die Straßenverkehrsfläche oder gar die Geltungsbereichsgrenze überSamtgemeinde Thedinghausen
n ist es Ziel der Gemeinde Blender, auch für die im Osten realisierbaren Anlagen einen Rahmen für ein einheitliches Bild des Windparks festzulegen. Zudem soll die Farbgebung der Masten und der Rotoren soweit wie möglich der Einpassung in die Landschaft dienen. Wegen der geringen Geländebewegung in der Umgebung gibt es nur im untersten Bereich der Anlagen einen optischen Hintergrund; der gr
des Windparks festzulegen. Zudem soll die Farbgebung der Masten und der
Rotoren soweit wie möglich der Einpassung in die Landschaft dienen. Wegen der gSamtgemeinde Thedinghausen
Farbstreifen. Hierdurch entfallen ein weiterer Farbstreifen im Bereich des Mastes und ein weiß blitzendes Feuer im Bereich der Gondel. Auf diese Tageskennzeichnung mit einer Farbmarkierung der Rotoren wird verzichtet. In der ebenen Landschaft südlich von Blender werden die Windenergieanlagen insbesondere vor dem Hintergrund des Himmels wahrgenommen. Daher entscheidet sich die Gemeinde auf
ch der Gondel. Auf diese Tageskennzeichnung mit einer Farbmarkierung der
Rotoren wird verzichtet. In der ebenen Landschaft südlich von Blender werden diSamtgemeinde Thedinghausen
nruhigung und technischen Überprägung in der Landschaft. Landschaftsbild und Wohnumfeld werden stärker belastet als bislang. 8.7 Eisschlag Bei extremen Witterungsverhältnissen kann sich an den Rotoren Eis bilden, das in Stü- cken von der Anlage abfallen kann. Eine Gefährdung für Menschen und Güter ist dann allenfalls im direkten Umfeld des Turmes zu erwarten. Bei der Standortfindung, die i
ang. 8.7 Eisschlag Bei extremen Witterungsverhältnissen kann sich an den
Rotoren Eis bilden, das in Stü- cken von der Anlage abfallen kann. Eine GefährdSamtgemeinde Thedinghausen
nden Einrichtungen wurden hier bereits berücksichtigt. Bei der Planung der Mikrostandorte wurde dieser Aspekt dahingehend berücksichtigt, dass durch die Baugrenze ausgeschlossen wird, dass die Rotoren über die Wege und Straßen streichen könnten. Ohne den Faktor Wind zu berücksichtigen sollte hierdurch vermieden werden, dass im abgeschalteten Zustand der Anlage tauendes Eis direkt auf die W
d berücksichtigt, dass durch die Baugrenze ausgeschlossen wird, dass die
Rotoren über die Wege und Straßen streichen könnten. Ohne den Faktor Wind zu beSamtgemeinde Thedinghausen
sowie 3 Anlagen des Typs Vestas V112 geplant. Im östlichen Bereich werden zudem 2 Windenergieanlagen des Typs ENERCON E-92 mit einer Nabenhöhe von 104 m geplant. Durch die jeweilige Länge der Rotoren bestehen für die einzelnen WEA unterschiedliche Anforderungen an die Zufahrten wie z.B. die befahrbare Straßenbreite, der Kurvenradius, Lichtraumprofile oder auch der Höhenverlauf von Straßen
-92 mit einer Nabenhöhe von 104 m geplant. Durch die jeweilige Länge der
Rotoren bestehen für die einzelnen WEA unterschiedliche Anforderungen an die ZuSamtgemeinde Thedinghausen
Kleinabendsegler, Rauhautfledermaus die z. T. in Höhen von bis zu 150 m und mehr oder auch höher über Wiesen, Weiden, Feldern und Wäldern jagen. Diese Arten können durch die Kollision mit den Rotoren betroffen sein. Eine Gefährdung durch Kollision mit WEA wird durch zahlreiche Studien und die Fundkartei über „Fledermausverluste an Windenergieanlagen in Deutschland“ (zusammengestellt: T. D
eldern und Wäldern jagen. Diese Arten können durch die Kollision mit den
Rotoren betroffen sein. Eine Gefährdung durch Kollision mit WEA wird durch zahlSamtgemeinde Thedinghausen
s Anlagengenehmigungsverfahrens (nach BImSchG) zu berücksichtigen. Betriebsmerkmale Soweit die WEA an das Netz angeschlossen ist und in Betrieb geht, drehen sich angetrieben durch den Wind die Rotoren und erzeugen Strom. Nach der Inbetriebnahme werden die Anlagen lediglich für Wartungsarbeiten angehalten. Durch den Betrieb der Anlage kommt es zu den in den weiteren Kapiteln beschriebenen A
ssen ist und in Betrieb geht, drehen sich angetrieben durch den Wind die
Rotoren und erzeugen Strom. Nach der Inbetriebnahme werden die Anlagen lediglicSamtgemeinde Thedinghausen
hrungssuchende und ziehende Vögel differenziert betrachtet werden. U2.2.3.1.1 Zugvögel Bisheriger Stand der Forschung Vogelzug findet in unterschiedlichen Höhen statt. Ziehen Vögel in Höhe der Rotoren eines in Zugrichtung befindlichen Windparks, so stehen die Vögel vor der Wahl den Windpark zu durchfliegen oder dem Hindernis vertikal oder horizontal auszuweichen. Nach REICHENBACH (2002) ka
gelzug findet in unterschiedlichen Höhen statt. Ziehen Vögel in Höhe der
Rotoren eines in Zugrichtung befindlichen Windparks, so stehen die Vögel vor deSamtgemeinde Thedinghausen
Schlagrisiko aufweisen, was vermutlich in Zusammenhang mit der Jagdweise dieser Arten steht. Die Wiesenweihe dagegen jagt i.d.R. flach über dem Boden und bewegt sich damit meist unterhalb der Rotoren -Höhe der geplanten Anlagen. Ein gewisses Risiko einer Kollision der Vögel mit den laufenden Rotoren sollte jedoch vor allem für Jungvögel und Schlechtwetterlagen nicht unterschätzt werden. Hi
gt i.d.R. flach über dem Boden und bewegt sich damit meist unterhalb der
Rotoren-Höhe der geplanten Anlagen. Ein gewisses Risiko einer Kollision der VögSamtgemeinde Thedinghausen
esenweihe dagegen jagt i.d.R. flach über dem Boden und bewegt sich damit meist unterhalb der Rotoren-Höhe der geplanten Anlagen. Ein gewisses Risiko einer Kollision der Vögel mit den laufenden Rotoren sollte jedoch vor allem für Jungvögel und Schlechtwetterlagen nicht unterschätzt werden. Hinweis: die aktuelle Ausgabe der Todfunddatei von Dürr (2014), die an WEA kollidierte Vögel seit Anfa
Anlagen. Ein gewisses Risiko einer Kollision der Vögel mit den laufenden
Rotoren sollte jedoch vor allem für Jungvögel und Schlechtwetterlagen nicht untSamtgemeinde Thedinghausen
t unterhalb der Rotorhöhe von WEA absolvieren. Bei Balzflügen, Revierverteidigung und Thermiksegeln steigen diese Vögel jedoch auch in größere Höhen auf und könnten dabei Gefahr laufen mit den Rotoren von WEA zu kollidieren. Die Flüge in kritischer Rotorhöhe verteilen sich dabei nicht gleichmäßig über das gesamte Revier. Die genannten Verhaltensweisen bei denen größere Flughöhen auftreten,
jedoch auch in größere Höhen auf und könnten dabei Gefahr laufen mit den
Rotoren von WEA zu kollidieren. Die Flüge in kritischer Rotorhöhe verteilen sicSamtgemeinde Thedinghausen
er WEA, so kann sich die „kritische Flugzeit“ deutlich erhöhen, während sie für ein Brutpaar, das in größerer Entfernung nistet, gegen null sinkt. Das Risiko einer Kollision von Weihen mit den Rotoren von Windenergieanlagen ist im Gegensatz zu Arten wie Rotmilan und Seeadler zwar relativ gering. Die 17 Todfunde deutschlandweit zeigen jedoch, dass eine Kollision nicht ausgeschlossen ist. Da
nistet, gegen null sinkt. Das Risiko einer Kollision von Weihen mit den
Rotoren von Windenergieanlagen ist im Gegensatz zu Arten wie Rotmilan und SeeadSamtgemeinde Thedinghausen
egensatz zu Arten wie Rotmilan und Seeadler zwar relativ gering. Die 17 Todfunde deutschlandweit zeigen jedoch, dass eine Kollision nicht ausgeschlossen ist. Das Risiko einer Kollision mit den Rotoren einer WEA ist vor allem von der Entfernung des Neststandortes zu den WEA abhängig. Befindet sich der Nistplatz nicht in direkter Nähe der WEA, sinkt das Risiko einer Kollision deutlich. Im vo
e Kollision nicht ausgeschlossen ist. Das Risiko einer Kollision mit den
Rotoren einer WEA ist vor allem von der Entfernung des Neststandortes zu den WESamtgemeinde Thedinghausen
gen im Gesamtbild beider Windparks sehr ähnlich bzw. identisch ist.  Möglichst geländeniveaugleicher Einbau der Fundamente der WEA einschließlich Oberbodenandeckung.  Es werden dreiflügelige Rotoren und farblich unauffällige Anlagen (unauffällige matte Anstriche) ähnlichen oder gleichen Typs verwendet.  Ausschluss von Werbe- und Beleuchtungsanlagen und Minimierung der Tages- und Nachtke
nte der WEA einschließlich Oberbodenandeckung.  Es werden dreiflügelige
Rotoren und farblich unauffällige Anlagen (unauffällige matte Anstriche) ähnlicSamtgemeinde Thedinghausen
raftanlagen in den relevanten Zeiten und in Abhängigkeit der Witterungsbedingungen abgeschaltet werden. Schutzgut Landschaftsbild Durch die Windkraftanlagen selbst sowie durch die Bewegung der Rotoren sind die Eingriffsfolgen in der offenen Landschaft weit wahrnehmbar als dauerhafte Beeinträchtigungen festzustellen. Obgleich eine bedeutende Vorbelastung durch vorhandene Windkraftanlagen be
haftsbild Durch die Windkraftanlagen selbst sowie durch die Bewegung der
Rotoren sind die Eingriffsfolgen in der offenen Landschaft weit wahrnehmbar alsSamtgemeinde Thedinghausen
ist ein Schadstoffeintrag in den Boden bzw. das Grundwasser grundsätzlich möglich. Dies wird jedoch 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
on technischen Schutzvorkehrungen unwahrscheinlich. Durch das Drehen der
Rotoren wird zudem ein visueller Reiz ausgelöst. Im von der Sonne abgewandten BVDH Projektmanagement GmbH
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  Übereinstimmung von Anlagen innerhalb einer Gruppe oder eines Windparks hinsichtlich Höhe, Typ, Laufrichtung und -geschwindigkeit  Bevorzugung von Anlagen mit geringerer Umdrehungszahl  A
iner Reihe, sondern flächenhaft konzentriert  Verwendung dreiflügeliger
Rotoren  Übereinstimmung von Anlagen innerhalb einer Gruppe oder eines WindparVDH Projektmanagement GmbH
Tabelle 8 der prozentuale Anstieg der Lasten gegenüber dem Referenzmodell für die verschiedenen Schnelllaufzahlen dargestellt, was Aussagen hinsichtlich der Laststeigerungen bei modifizierten Rotoren erlaubt. Als Lastsensoren wurden die Kraft- und Drehmomentkomponenten am Drehpunkt des Rotors ausgewählt. Insbesondere entsprechen die Zuwächse in den x-Komponenten von Kraft- und Drehmoment
stellt, was Aussagen hinsichtlich der Laststeigerungen bei modifizierten
Rotoren erlaubt. Als Lastsensoren wurden die Kraft- und Drehmomentkomponenten aDeutsche WindGuard Engineering GmbH, Universität Oldenburg, Fachhochschule Kiel, Deutsche WindGuard Offshore GmbH
t Die folgenden Versuche veranschaulichen die an Tragflächen auftretenden Kräfte. Zunächst wird dabei noch nicht auf deren energetische Nutzung eingegangen. Die Messungen finden daher nicht an Rotoren , sondern an fixierten beziehungsweise mit Federkraftmessern im Gleichgewicht gehaltenen Flügeln statt. Stellen Sie ein Tragflächenmodell an einer Zweikomponentenwaage mit verschiedenen Anstel
en energetische Nutzung eingegangen. Die Messungen finden daher nicht an
Rotoren, sondern an fixierten beziehungsweise mit Federkraftmessern im GleichgeUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
t Zeitlogik) – 2 Federwaagen verbunden mit Reibband 3.3.3 Zu messende Größen a) Staudruck am Windkanal zur Bestimmung der Energie über die Windgeschwindigkeit b) Drehmoment und Drehzahl dreier Rotoren zur Ermittlung der abgegebenen Leistung Staudruck und Windgeschwindigkeit • Die Windgeschwindigkeit wird anhand des vom Wind erzeugten Staudruckes gemessen. Der Druck wird vom Staurohr aufgen
r Energie über die Windgeschwindigkeit b) Drehmoment und Drehzahl dreier
Rotoren zur Ermittlung der abgegebenen Leistung Staudruck und WindgeschwindigkeUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
die Drehzahl des Rotors als Funktion der Bremskraft. Auch die Leerlaufdrehzahl ist Teil dieser Funktion (bei F = 0). 5. Werten Sie die Messung aus und wiederholen Sie sie mit einem der anderen Rotoren . 3.3.5 Berechnung der Windgeschwindigkeit und Auswertung der mechanischen Leistungsmessung Berechnen Sie die Windgeschwindigkeit am Kanalausgang nach der Gleichung 3.13 auf der vorigen Seite.
Werten Sie die Messung aus und wiederholen Sie sie mit einem der anderen
Rotoren. 3.3.5 Berechnung der Windgeschwindigkeit und Auswertung der mechanischUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
nen sein: – optische Wirkung von Windenergieanlagen oder Windparks in der Landschaft, – Lärmbelästigung von Anwohnern – ›Disco-Effekt‹ durch Lichtreflexionen oder rhythmischen Schattenwurf der Rotoren – Störung von Vögeln und anderen schutzbedürftigen Tieren Diese negativen Wirkungen und das von Windkraftanlagen ausgehende Gefährdungspotenzial sind allerdings im Vergleich zu anderen Energi
›Disco-Effekt‹ durch Lichtreflexionen oder rhythmischen Schattenwurf der
Rotoren – Störung von Vögeln und anderen schutzbedürftigen Tieren Diese negativUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
d auch in einer Reihe von rotierenden Systemen wie z. B. Turbinen, Schiffsschrauben oder Windkraftanlagen genutzt. Das Geheimnis der Auftriebskraft liegt in der Form der Flügel beziehungsweise Rotoren . In der Aerodynamik ist der Querschnitt eines Flugzeugflügels oder eines Windrotors, das so genannte ›Tragflügelprofil‹, verantwortlich für die Größe der Auftriebskraft. Das Profil hat üblich
eheimnis der Auftriebskraft liegt in der Form der Flügel beziehungsweise
Rotoren. In der Aerodynamik ist der Querschnitt eines Flugzeugflügels oder eineUnabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
nstallation und Inbetriebnahme der Schattenwurfabschaltmodule sind durch einen Sachkundigen vorzunehmen und gegenüber der Unteren Immissionsschutzbehörde zu belegen. 5. Durch Eisabwurf von den Rotoren einer Anlage kann eine Gefährdung von Personen und Sachen ausgehen. Die WEA sind daher so einzurichten, dass die in Zusammenhang stehenden Werte Windgeschwindigkeit, Drehzahl, Blattwinkel und
r Unteren Immissionsschutzbehörde zu belegen. 5. Durch Eisabwurf von den
Rotoren einer Anlage kann eine Gefährdung von Personen und Sachen ausgehen. DieLandkreis Hameln-Pyrmont
behörde zu benachrichtigen. Dies gilt auch für den Einsatz von Löschwasser. Anschriften und Telefonnummern sind gut lesbar innerhalb der Windkraftanlagen anzubringen. Das bei der Reinigung der Rotoren anfallende Waschwasser ist aufzufangen und ordnungsgemäß zu beseitigen. 42. Die relevanten Systeme der Windkraftanlagen sind durch Inspektion und Fernwartung regelmäßig zu kontrollieren. Hier
ar innerhalb der Windkraftanlagen anzubringen. Das bei der Reinigung der
Rotoren anfallende Waschwasser ist aufzufangen und ordnungsgemäß zu beseitigen.Landkreis Hameln-Pyrmont
beseitigen. Anderenfalls entsprechen die WEA dann nicht dem Stand der Technik und wären nicht genehmigungsfähig. Schattenwurf Es wurde eine Schattenwurfprognose erstellt. Der Schattenwurf der Rotoren ist vor allem abhängig vom Stand und der Intensität der Sonne. Die empfohlenen Richtwerte werden laut Gutachten überschritten. Deshalb ist die Installation einer Abschaltvorrichtung erforderl
enwurf Es wurde eine Schattenwurfprognose erstellt. Der Schattenwurf der
Rotoren ist vor allem abhängig vom Stand und der Intensität der Sonne. Die empfLandkreis Hameln-Pyrmont
0 und 8.000 Stunden im Jahr. Auf die 8.760 Gesamtstunden eines Jahres bezogen entspricht dies einer durchschnittlichen Laufzeit bzw. Auslastung von circa 85 Prozent. Allerdings drehen sich die Rotoren nicht immer mit maximaler Leistung (= Nennleistung). Die Windstromproduktion beginnt schon bei circa 2,5 Meter Windgeschwindigkeit je Sekunde und wird dank modernster Regeltechnik erst bei st
aufzeit bzw. Auslastung von circa 85 Prozent. Allerdings drehen sich die
Rotoren nicht immer mit maximaler Leistung (= Nennleistung). Die WindstromproduBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
heblichen Beitrag zur Verringerung des Einflusses von Windenergieanlagen auf das Landschaftsbild. Die Anlagen sind zumeist zwar höher, wirken allerdings aufgrund einer niedrigeren Drehzahl der Rotoren weniger hektisch als ihre Vorgänger. Da Repowering zudem eine höhere Nennleistung bedeutet, werden im Windpark zum Erreichen desselben Ertrags weniger Windenergieanlagen benötigt. L Leistung
st zwar höher, wirken allerdings aufgrund einer niedrigeren Drehzahl der
Rotoren weniger hektisch als ihre Vorgänger. Da Repowering zudem eine höhere NeBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
rgangenheit können behoben werden. Große Windenergieanlagen mit moderner Technik verfügen zudem über deutlich geringere Drehzahlen und wirken so optisch verträglicher als die schnell drehenden Rotoren älterer Anlagen. Die Anzahl der Umdrehungen pro Minute hat sich im Laufe der Jahre von 40 bis 60 auf weniger als 20 verringert. Zudem lassen sich modernere Windenergieanlagen leichter ins Net
Drehzahlen und wirken so optisch verträglicher als die schnell drehenden
Rotoren älterer Anlagen. Die Anzahl der Umdrehungen pro Minute hat sich im LaufBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
Bereitstellung von Systemdienstleistungen durch Erneuerbare Energien ein wichtiger Ansatz zur Sicherung der Systemstabilität. T Technik – Hightech made in Germany. Ende 2014 drehten sich die Rotoren von rund 24.900 Anlagen im Wind und speisten über 52 Milliarden Kilowattstunden sauberen Strom in das Netz ein. Die größten von ihnen reichen mehr als 150 Meter in den Himmel und verfügen übe
lität. T Technik – Hightech made in Germany. Ende 2014 drehten sich die
Rotoren von rund 24.900 Anlagen im Wind und speisten über 52 Milliarden KilowatBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
ndenergieanlagen. Allerdings berücksichtigen die Planungen Fernwirkungen, und sie achten zudem darauf, dass sich die Anlagen gut in das Landschaftsbild einfügen. Im Nahbereich werden Türme und Rotoren durch die Sichtverschattung der Bäume kaum wahrgenommen. Gleiches gilt auch für die Geräuschkulisse. Die natürlichen Windgeräusche im Wald liegen meist über dem Geräuschpegel von Windenergiea
agen gut in das Landschaftsbild einfügen. Im Nahbereich werden Türme und
Rotoren durch die Sichtverschattung der Bäume kaum wahrgenommen. Gleiches gilt Bundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
ichtnahmegebot: Windenergieanlagen können gegen das als unbenannter öffentlicher Belang in § 35 Abs. 3 S. 1 BauGB verankerte Gebot der Rücksichtnahme verstoßen, wenn von den Drehbewegungen der Rotoren eine „optisch bedrängende“ Wirkung auf bewohnte Nachbargrundstü- cke im Außenbereich ausgeht (vgl. BVerwG, B. vom 11.12.2006, Az.: 4 B 72.06; BVerwG B. vom 23.12.2010, Az.: 4 B 36.10; OVG Mün
erte Gebot der Rücksichtnahme verstoßen, wenn von den Drehbewegungen der
Rotoren eine „optisch bedrängende“ Wirkung auf bewohnte Nachbargrundstü- cke imBaden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft
rradius entsprechen. Auch diese Mindestabstandstiefe wird ab der Kante des Mastfußes gemessen, da nur so entsprechend dem Zweck dieser Regelung hinreichend sichergestellt werden kann, dass die Rotoren nicht zeitweise in Nachbargrundstücke hinüber ragen. Die bauordnungsrechtlichen Abstandsflächen beziehen sich nur auf den Abstand zu Grundstücksgrenzen und einzelnen baulichen Anlagen. Sie si
m Zweck dieser Regelung hinreichend sichergestellt werden kann, dass die
Rotoren nicht zeitweise in Nachbargrundstücke hinüber ragen. Die bauordnungsrecBaden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft
cks sowie der übrigen Grundstücke des Baugebiets. Schließlich darf die Anlage nicht gegen das Rücksichtnahmegebot verstoßen. Es dürfen somit keine Belästigungen (durch Lärm, Drehbewegungen der Rotoren , Schattenwurf, „Discoeffekt“ etc.) von ihr ausgehen, die der unmittelbaren Nachbarschaft nicht zugemutet werden können. Wegen der übrigen Zulässigkeitsvoraussetzungen im Innenbereich sowie de
ßen. Es dürfen somit keine Belästigungen (durch Lärm, Drehbewegungen der
Rotoren, Schattenwurf, „Discoeffekt“ etc.) von ihr ausgehen, die der unmittelbaBaden-Württembergische Ministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft; für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz; für Verkehr und Infrastruktur; für Finanzen und Wirtschaft
durch einen Computer verarbeitet werden, bevor sie auf dem Bildschirm erscheinen. Mit Hilfe der Digitalisierung werden sich fortbewegende Ziele von feststehenden – zum Beispiel sich drehenden Rotoren der Windenergieanlagen – unterschieden, die Windenergieanlagen-Signale werden als solche erkannt und nicht mehr angezeigt. Dies hat zur Folge, dass über dem Signal der Windenergieanlage eine
sich fortbewegende Ziele von feststehenden – zum Beispiel sich drehenden
Rotoren der Windenergieanlagen – unterschieden, die Windenergieanlagen-Signale Deutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
ungehinderte Nutzung der untersten Antennen keule des Radars. 2.2.1 Störung des 3D Radars durch Windenergieanlagen Anders als bei 2D Radaranlagen, wo die Störung vorrangig durch die drehenden Rotoren verursacht wird, sind bei 3D Anlagen zusätzlich die statischen Komponenten störwirksam, das heißt, der Mast und die Gondel / Generatorgehäuse einer Windenergieanlage, die sich als Hindernis i
rs als bei 2D Radaranlagen, wo die Störung vorrangig durch die drehenden
Rotoren verursacht wird, sind bei 3D Anlagen zusätzlich die statischen KomponenDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
raus resultierenden Messwerte negativ beeinflussen. Von Seiten des DWD werden als Störungen Abschattung hinter Windenergieanlagen, Vortäuschung / Verfälschung von Niederschlags-Echos durch die Rotoren (Fehlechos) und Veränderung der Signalanalyse (Winddaten, Niederschlagart, Turbulenz) durch die Rotoren der Windenergieanlagen beobachtet. Die Intensität der Störungen ist dabei nicht notwend
ieanlagen, Vortäuschung / Verfälschung von Niederschlags-Echos durch die
Rotoren (Fehlechos) und Veränderung der Signalanalyse (Winddaten, NiederschlagaDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
hinter Windenergieanlagen, Vortäuschung / Verfälschung von Niederschlags-Echos durch die Rotoren (Fehlechos) und Veränderung der Signalanalyse (Winddaten, Niederschlagart, Turbulenz) durch die Rotoren der Windenergieanlagen beobachtet. Die Intensität der Störungen ist dabei nicht notwendigerweise zeitlich konstant und kann durch die atmosphärischen Bedingungen verstärkt werden. Die Messung
rung der Signalanalyse (Winddaten, Niederschlagart, Turbulenz) durch die
Rotoren der Windenergieanlagen beobachtet. Die Intensität der Störungen ist dabDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
tlich von älteren Anlagen – vor allem von jenen, die in den 1990er-Jahren errichtet worden sind. Dem stehen allerdings der technische Fortschritt der Anlagen sowie die höhere Laufruhe größerer Rotoren gegenüber. Höhere Windenergieanlagen werden zudem in größeren Abständen zueinander errichtet. Die hierdurch erreichte Reduzierung der optischen Verdichtungswirkung schlägt vor allem bei Repow
er technische Fortschritt der Anlagen sowie die höhere Laufruhe größerer
Rotoren gegenüber. Höhere Windenergieanlagen werden zudem in größeren AbständenDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
ndere öffentliche Belange, die in § 35 Abs. 3 Satz 1 und 2 BauGB bezeichnet sind, entgegenstehen. Beispiele aus der Rechtsprechung: „optisch bedrängende Wirkung aufgrund der Drehbewegungen der Rotoren auf ein benachbartes Wohnhaus“, „die Windenergieanlage ist dem Orts- und Landschaftsbild in ästhetischer Hinsicht grob unangemessen“. ❚ Die fachgesetzlichen Anforderungen sind zu beachten, zu
tsprechung: „optisch bedrängende Wirkung aufgrund der Drehbewegungen der
Rotoren auf ein benachbartes Wohnhaus“, „die Windenergieanlage ist dem Orts- unDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
(§§ 44, 45 BNatSchG) Bereiche für die Windenergie ausscheiden. Maßgeblich können sein: Verstöße gegen das Tötungs- und Verletzungsverbot (§ 44 Abs. 1 Nr. 1 BNatSchG) wegen Kollisionen mit den Rotoren : WICHTIG: Wird das Tötungs- und Verletzungsrisiko im Vergleich zum allgemeinen Risiko signifikant erhöht? Verstöße gegen das Störungsverbot (§ 44 Abs. 1 Nr. 2 BNatSchG) wegen der Scheuchwirku
Verletzungsverbot (§ 44 Abs. 1 Nr. 1 BNatSchG) wegen Kollisionen mit den
Rotoren: WICHTIG: Wird das Tötungs- und Verletzungsrisiko im Vergleich zum allgDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
der den städtebaulichen und siedlungsstrukturellen Belangen besser Rechnung getragen werden kann, durch die Berücksichtigung der im Vergleich zu den ersetzten Altanlagen möglichen Laufruhe der Rotoren und durch die Verringerung der Anlagenanzahl und die Schaffung größerer Mindestabstände zwischen den Anlagen. Zu den Auswirkungen von Windenergieanlagen mit großer Höhe auf Naturschutz und La
gung der im Vergleich zu den ersetzten Altanlagen möglichen Laufruhe der
Rotoren und durch die Verringerung der Anlagenanzahl und die Schaffung größererDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
Vögeln und Fledermäusen). Dabei sind zu berücksichtigen: ❚ Kompensation der durch die große Höhe von Windenergieanlagen entstehenden Auswirkungen auf das Landschaftsbild durch die Laufruhe der Rotoren moderner Windenergieanlagen, durch die notwendigerweise größeren Abstände der Windenergieanlagen untereinander und durch die Berücksichtigung topografischer Gegebenheiten. ❚ Vermeidung nachte
entstehenden Auswirkungen auf das Landschaftsbild durch die Laufruhe der
Rotoren moderner Windenergieanlagen, durch die notwendigerweise größeren AbstänDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
er Gegebenheiten. ❚ Vermeidung nachteiliger Auswirkungen auf bestimmte Vögel und Fledermäuse durch die große Höhe der Windenergieanlagen und des damit oftmals verbundenen größeren Abstands der Rotoren zum Boden. ❚ Vermeidung oder Minderung vorhandener nachteiliger Auswirkungen durch die im Rahmen des Repowering mögliche Neuordnung der Standorte einschließlich Verzicht auf Altstandorte, die
ndenergieanlagen und des damit oftmals verbundenen größeren Abstands der
Rotoren zum Boden. ❚ Vermeidung oder Minderung vorhandener nachteiliger AuswirkDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
r Behandlung von Lärm und Schattenwurf bei Windenergieanlagen mit großer Höhe: Die Höhe von Windenergieanlagen ist mitbestimmend für die Ausbreitung von Lärm und des Schattenwurfs, die von den Rotoren ausgehen. Zu berücksichtigen ist: ❚ Moderne Windenergieanlagen sind gegenüber älteren Anlagen technisch optimiert in Bezug auf Schall und Lärmemissionen; dies gilt auch für Windenergieanlagen
stimmend für die Ausbreitung von Lärm und des Schattenwurfs, die von den
Rotoren ausgehen. Zu berücksichtigen ist: ❚ Moderne Windenergieanlagen sind gegDeutscher Städte- und Gemeindebund (DStGB)
amtschallbelastung im Nachtbetrieb. 7 SCHATTENWURFGUTACHTEN Ähnlich wie im Fall von Schallbeurteilungen existieren zur Bewertung der Zumutbarkeit von bewegtem Schatten, der durch sich drehende Rotoren von Windenergieanlagen (WEA) erzeugt, anerkannte Richtwerte. Gemäß den WEA-SchattenwurfHinweisen der Länderarbeitsgemeinschaft Immissionsschutz (LAI) darf die astronomisch maximal mögliche zu
ewertung der Zumutbarkeit von bewegtem Schatten, der durch sich drehende
Rotoren von Windenergieanlagen (WEA) erzeugt, anerkannte Richtwerte. Gemäß den QS-Energy GmbH
n in der Umweltprüfung zum Teilregionalplan Windenergie im Jahr 2012. 9.3 Ausführungen zur optisch bedrängenden Wirkung Unter Umständen kann von Windenergieanlagen (WEA) aufgrund der drehenden Rotoren eine "optisch bedrängende Wirkung" auf bewohnte Nachbargrundstücke im Außenbereich ausgehen. Nach ständiger Rechtssprechung (insbes. OVG Münster, Urteil vom 09.08.2006 und Beschluss BVerG vom
Unter Umständen kann von Windenergieanlagen (WEA) aufgrund der drehenden
Rotoren eine "optisch bedrängende Wirkung" auf bewohnte Nachbargrundstücke im AQS-Energy GmbH
werte nach TA Lärm eingehalten und z.T. deutlich unterschritten. Ähnlich wie im Fall von Schallbeurteilungen existieren zur Bewertung der Zumutbarkeit von bewegtem Schatten durch sich drehende Rotoren anerkannte Richtwerte. Die astronomisch maximal mögliche zulässige Beschattungsdauer darf demnach kumuliert maximal 30 h im Jahr und 30 min am Tag betragen. Berechnungen zeigen, dass diese Ze
zur Bewertung der Zumutbarkeit von bewegtem Schatten durch sich drehende
Rotoren anerkannte Richtwerte. Die astronomisch maximal mögliche zulässige BescQS-Energy GmbH
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 Windenergieanlagen 1, 3 und 4 wird zur zusätzlichen Sicherheit das BLADEcontrol-System von GE eingesetzt anstatt des Standardsystems. Im Falle der Erk
zur Erkennung von Eisansatz eingebaut. Bei den Windenergieanlagen, deren
Rotoren die Gemeindewege überstreichen, also die Windenergieanlagen 1, 3 und 4 Gemeinde Neuenkirchen-Vörden
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 Windenergieanlagen 1, 3 und 4 wird zur zusätzlichen Sicherheit das BLADEcontrol-System von GE eingesetzt anstatt des Standardsystems. Im Falle der Erk
zur Erkennung von Eisansatz eingebaut. Bei den Windenergieanlagen, deren
Rotoren die Gemeindewege überstreichen, also die Windenergieanlagen 1, 3 und 4 Gemeinde Neuenkirchen-Vörden
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 Windenergieanlagen 1, 3 und 4 wird zur zusätzlichen Sicherheit das BLADEcontrol-System von GE eingesetzt anstatt des Standardsystems. Im Falle der Erk
zur Erkennung von Eisansatz eingebaut. Bei den Windenergieanlagen, deren
Rotoren die Gemeindewege überstreichen, also die Windenergieanlagen 1, 3 und 4 Gemeinde Neuenkirchen-Vörden
eitliche Vermeidungsmaß- nahmen, erforderlichenfalls mit Unterstützung durch eine ökologische Baubegleitung, vorzunehmen. 4.5 Optische Wirkung der Windenergieanlagen Von den Drehbewegungen der Rotoren kann eine „optisch bedrängende“ Wirkung auf bewohnte Nachbargrundstücke im Außenbereich ausgehen. Ob eine derartige Wirkung anzunehmen ist, beurteilt sich nach den Umständen des Einzelfalles
. 4.5 Optische Wirkung der Windenergieanlagen Von den Drehbewegungen der
Rotoren kann eine „optisch bedrängende“ Wirkung auf bewohnte NachbargrundstückeGemeinde Neuenkirchen-Vörden
en unter dem Kollisionsrisiko nicht allein Schädigungen von Fledermäusen durch direkte Kollision mit den WEA, sondern auch Schädigungen durch Druckunterschiede im Nahbereich der sich drehenden Rotoren (sog. Barotrauma) zusammengefasst. 26.856 m². Die Befestigungen werden zum Großteil (mit Ausnahme der WEA-Masten und – Fundamente sowie ggf. Nebenanlagen) wasserdurchlässig ausgeführt. Weiter
ch Schädigungen durch Druckunterschiede im Nahbereich der sich drehenden
Rotoren (sog. Barotrauma) zusammengefasst. 26.856 m². Die Befestigungen werden Gemeinde Neuenkirchen-Vörden
körper sowie aufgrund ihrer großen Bauhöhe Elemente dar, die der historisch gewachsenen Eigenart und Maßstäblichkeit von Landschaft nicht entsprechen. Darüber hinaus führt die Drehbewegung der Rotoren zu einer Beunruhigung im Landschaftsbild. Insbesondere während der Dunkelheit wirken sich zudem die aus Gründen der Flugsicherung erforderlichen Blinklichter störend aus. Im Nahbereich der An
Landschaft nicht entsprechen. Darüber hinaus führt die Drehbewegung der
Rotoren zu einer Beunruhigung im Landschaftsbild. Insbesondere während der DunkGemeinde Neuenkirchen-Vörden
die aus Gründen der Flugsicherung erforderlichen Blinklichter störend aus. Im Nahbereich der Anlagen werden die nachteiligen Auswirkungen durch die Lärmemissionen sowie den Schlagschatten der Rotoren (bei Sonnenschein) verstärkt. Die Intensität der im Landschaftsbild verursachten Beeinträchtigungen hängt dabei wesentlich von folgenden Kriterien ab:  Höhe der Windenergieanlagen und Entfer
ligen Auswirkungen durch die Lärmemissionen sowie den Schlagschatten der
Rotoren (bei Sonnenschein) verstärkt. Die Intensität der im Landschaftsbild verGemeinde Neuenkirchen-Vörden
sungen an Anlagen im Feld durchführen zu müssen. In solchen Testeinrichtungen können die Windlasten mit den realistischen Kräften und Kraftrichtungen simuliert werden, wie sie beim Einsatz von Rotoren von 120 m Durchmesser und mehr auftreten. Zusätzlich sind die Lasten, die aus Schwankungen bei der Einspeisung des im Generator erzeugen Stromes ins Netz resultieren, ebenfalls in einem Testa
n Kräften und Kraftrichtungen simuliert werden, wie sie beim Einsatz von
Rotoren von 120 m Durchmesser und mehr auftreten. Zusätzlich sind die Lasten, dForschungszentrum Jülich GmbH
ten, finanziell schlechter gestellt oder sind gar nicht anschlussfähig. REpower stützt diese Einschätzung mit der Aussage: „Der Trend ist derzeit onshore, relativ geringe Leistungen mit großen Rotoren auf hohen Türmen zu installieren.“ Dies sei auch weltweit der Fall, da vielerorts die Netze auch nicht auf höheren Input ausgelegt seien. Abb. 2-2: Erwartete WEA-Nennleistung in zehn Jahren (
e: „Der Trend ist derzeit onshore, relativ geringe Leistungen mit großen
Rotoren auf hohen Türmen zu installieren.“ Dies sei auch weltweit der Fall, da Forschungszentrum Jülich GmbH
instimmung haben, c) Abweichungen von den genehmigten Bauvorlagen vor Beginn der Arbeiten beantragt und genehmigt sein müssen. 7. Straßenverkehr 7.1 Es muss sichergestellt werden, dass von den Rotoren der Windkraftanlagen bei entsprechender Witterung weder Feuchtigkeit, noch Eisstücke auf die öffentlichen Verkehrsflächen gelangen. Weiterhin sind die Oberflächen der Anlage so auszugestalten
üssen. 7. Straßenverkehr 7.1 Es muss sichergestellt werden, dass von den
Rotoren der Windkraftanlagen bei entsprechender Witterung weder Feuchtigkeit, nSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
che der vorgesehenen Anlagenstandorte mit Erschließung dienen derzeit als Acker, als Nadelforst sowie als Grünland. Für die Zuwegung ist zudem ein Knickabschnitt betroffen. Tiere Die drehenden Rotoren der Windkraftanlagen stellen vor allem für Vögel und Fledermäuse gefährliche Hindernisse dar. Bei den Brutvögeln erfolgten für die UVS Auswertungen von Erfassungen aus dem Jahr 2015 sowie von
die Zuwegung ist zudem ein Knickabschnitt betroffen. Tiere Die drehenden
Rotoren der Windkraftanlagen stellen vor allem für Vögel und Fledermäuse gefährSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
bitate finden, fliegen die Weihen auch größere Strecken. Die Flugaktivitäten (außerhalb des Nahbereiches um den Horst) finden dabei überwiegend in Höhen < 20 m und damit unterhalb der üblichen Rotoren statt. Die Funktion des Vorhabengebiets für die Wiesenweihe als Nahrungsgebiet wird als gering bewertet. Eine Funktion als Flugkorridor zu oder zwischen bedeutsamen Habitaten ist für die Vorh
inden dabei überwiegend in Höhen < 20 m und damit unterhalb der üblichen
Rotoren statt. Die Funktion des Vorhabengebiets für die Wiesenweihe als NahrungSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
durch den einzuhaltenden Abstand zu Wohngebäuden sowie durch Gefahrenhinweise auf den privaten Zuwegungen minimiert. Zudem besitzen die geplanten Anlagen eine Abschaltung bei Eisansatz an den Rotoren . Die notwendige nächtliche Befeuerung kann beeinträchtigend wirken. Im Erörterungstermin hat der Antragsteller zugesichert, zusammen mit den benachbarten Windparks eine bedarfsgerechte Befeue
dem besitzen die geplanten Anlagen eine Abschaltung bei Eisansatz an den
Rotoren. Die notwendige nächtliche Befeuerung kann beeinträchtigend wirken. Im Schleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
dermäusen. Die Erheblichkeit auf das Schutzgut wird unter Beachtung der Minderungsmaß- nahmen bei der Flächeninanspruchnahme bzw. bei den Wirkungen der Baukörper als Ensemble und der drehenden Rotoren bei den Vögeln und bei den Fledermäusen als gering bzw. dem durchschnittlichen Lebensrisiko entsprechend eingestuft. Die Anlagensockel und Zuwegungen sind möglichst unattraktiv für die Tierwe
ahme bzw. bei den Wirkungen der Baukörper als Ensemble und der drehenden
Rotoren bei den Vögeln und bei den Fledermäusen als gering bzw. dem durchschnitSchleswig-Holstein Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
e erfolgt gesondert zu diesem Genehmigungsantrag. Waldschutzgebiete sind von dem Vorhaben nicht betroffen. 10. Schattenwurf, Schallimmissionen und Infraschall 10.1. Schattenwurf Das Drehen der Rotoren von WEA führt zu einem bewegten Schattenwurf, der von den Betroffenen im Umfeld des Standortes als störend empfunden werden kann. Der Schattenwurf tritt nur bei klarem Himmel bzw. bei direkte
urf, Schallimmissionen und Infraschall 10.1. Schattenwurf Das Drehen der
Rotoren von WEA führt zu einem bewegten Schattenwurf, der von den Betroffenen iÖkostrom Consulting Freiburg GmbH
nkt werden. Neben Kostensenkungen und effizienteren Windturbinen wird in Zukunft auch die Verbesserung von Transportmöglichkeiten stärker an Bedeutung gewinnen. Ein Beispiel hierzu liefern die Rotoren des neuen Enercon E-126, die zweiteilig sind und sich dadurch besser transportieren lassen. Auf diese Weise ist die Lieferung zum Standort mit weniger Aufwand verbunden [EWG: 2008, S.114]. De
ichkeiten stärker an Bedeutung gewinnen. Ein Beispiel hierzu liefern die
Rotoren des neuen Enercon E-126, die zweiteilig sind und sich dadurch besser trDCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH
ic generator“ von der Firma Sky Wind Power, der voraussichtlich 2010 erstmals getestet werden soll. Die Abbildung veranschaulicht den Aufbau dieser fliegenden Windkraftanlage. Die Bewegung der Rotoren sorgt einerseits dafür, dass die Anlage in der Luft schwebt und anderseits für die Erzeugung von Strom. Bei Nachlassen der Windgeschwindigkeit schaltet sich ein Generator ein, der die Windkra
chaulicht den Aufbau dieser fliegenden Windkraftanlage. Die Bewegung der
Rotoren sorgt einerseits dafür, dass die Anlage in der Luft schwebt und anderseDCTI Deutsches CleanTech Institut GmbH
mst und damit die Leistungsentnahme bestimmt. Anlagen mit einer größeren Anzahl von Blättern drehen 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
end langsamer. Die heute fast ausschließlich eingesetzten dreiblättrigen
Rotoren erreichen den maximalen Wirkungsgrad bei einer Schnelllaufzahl λ ≈ 7. DPhysik Journal Nr. 07/2014
4-5; IEC, 2008) Eine Messung auf dem vorderen Gondelteil scheidet aufgrund der Standortbestimmung nach Pedersen aus, da durch den großen Durchmesser des Rotorblattflansch und der Geometrie der Rotoren im Bereich nahe der Nabe hier keine verwertbare Anströmung zu erwarten ist. Der mittlere und hintere Gondelteil wird durch das Ultraschallanemometer auf dem variablen Messmast erfasst und ver
durch den großen Durchmesser des Rotorblattflansch und der Geometrie der
Rotoren im Bereich nahe der Nabe hier keine verwertbare Anströmung zu erwarten Deutsche WindGuard GmbH, Universität Oldenburg ForWind - Institut für Physik
oßen, langsam laufenden Generatoren. • Bei den Anlagen oberhalb von 600 kW allgemein hat sich der Dreiblattrotor durch-gesetzt, während die Klassen darunter als Spielwiese für alle Arten von Rotoren genutzt werden. 2-Blatt-, 4-Blatt-, Vielblatt-Rotoren, Savoniusrotor und Darrieusrotor finden sich unter den kleinsten Anlagen. • Während die Mehrzahl der Anlagen bis 600 kW noch stall-gereg
-gesetzt, während die Klassen darunter als Spielwiese für alle Arten von
Rotoren genutzt werden. 2-Blatt-, 4-Blatt-, Vielblatt-Rotoren, Savoniusrotor unGesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. (GDV)
n: P = 540 W Zu beachten ist: Watt-Angaben der Hersteller beziehen sich meist auf maximale Leistung bei 12 oder 13 m/s, das entspricht starkem Wind (vgl. Tab. 1). Ab 14 m/s klappen die meisten Rotoren aus Sicherheitsgründen in Sturmstellung, und können keine Energie mehr „ernten“. 3.2 Die wichtigsten Parameter für die Nutzung von WEA 3.2.1 Windgeschwindigkeit Es fällt sofort auf, dass die
das entspricht starkem Wind (vgl. Tab. 1). Ab 14 m/s klappen die meisten
Rotoren aus Sicherheitsgründen in Sturmstellung, und können keine Energie mehr SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
. Der Wind drückt anschließend den Körper in seine Bewegungsrichtung (Quaschning, 2008). Abb. 7: Windenergieanlagen Vestas V90 mit 3 MW Leistung. (Quelle: Vestas, 2009). Windenergieanlagen mit Rotoren in horizontaler Achse (vgl. Abb. 8) funktionieren fast ausschließlich nach dem Auftriebsprinzip. Dabei strömt der Wind von vorne auf die Rotornabe und erzeugt eine Drehung der Rotoren. Zum ei
as V90 mit 3 MW Leistung. (Quelle: Vestas, 2009). Windenergieanlagen mit
Rotoren in horizontaler Achse (vgl. Abb. 8) funktionieren fast ausschließlich nSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
agen mit Rotoren in horizontaler Achse (vgl. Abb. 8) funktionieren fast ausschließlich nach dem Auftriebsprinzip. Dabei strömt der Wind von vorne auf die Rotornabe und erzeugt eine Drehung der Rotoren . Zum eigentlichen Wind kommt der Fahrtwind hinzu, der seitlich auf das Rotorblatt strömt. Der resultierende Wind, der auf das Rotorblatt trifft, setzt sich aus dem eigentlichen Wind und dem F
strömt der Wind von vorne auf die Rotornabe und erzeugt eine Drehung der
Rotoren. Zum eigentlichen Wind kommt der Fahrtwind hinzu, der seitlich auf das SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
iebskraft unterteilt sich in Schubkraft und in Tangentialkraft. Die Schubkraft wirkt in Richtung der Rotorachse, die Tangentialkraft in Richtung des Umfangs. 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
gentialkraft in Richtung des Umfangs. Letztere sorgt für die Drehung der
Rotoren und ist ausschlaggebend für die Leistung der Windenergieanlage. Die SchSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
Frage der Bauart, passend zum Standort und zu der Anwendung. Die höchsten Wirkungsgrade bringt die klassische Form mit zwei oder drei Flügeln, die sich auch bei Großanlagen bewährt hat. Diese Rotoren sind im Idealfall in der Lage, gut 40 Prozent der kinetischen Energie, die in der Luftströmung steckt, zu nutzen. Vielflügler – zum Beispiel „Western-Mills“, die in Schwachwindgebieten oft zu
zwei oder drei Flügeln, die sich auch bei Großanlagen bewährt hat. Diese
Rotoren sind im Idealfall in der Lage, gut 40 Prozent der kinetischen Energie, SGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
echts). Die Stabilität der Anlage zeigte sich gleich noch im selben Jahr bei einem Sturm mit einer Windgeschwindigkeit von 110 km/h. Im November 2007 wurde eine weitere Dachanlage aus etwa 500 Rotoren installiert. Die Firma Motorwave bietet ein Set aus acht Rotoren und einem 2,2 Meter langen Träger für 199 $ an. Damit kann laut Hersteller eine Leistung von 50 W erzielt werden (Buch-der-Syn
on 110 km/h. Im November 2007 wurde eine weitere Dachanlage aus etwa 500
Rotoren installiert. Die Firma Motorwave bietet ein Set aus acht Rotoren und eiSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
en Jahr bei einem Sturm mit einer Windgeschwindigkeit von 110 km/h. Im November 2007 wurde eine weitere Dachanlage aus etwa 500 Rotoren installiert. Die Firma Motorwave bietet ein Set aus acht Rotoren und einem 2,2 Meter langen Träger für 199 $ an. Damit kann laut Hersteller eine Leistung von 50 W erzielt werden (Buch-der-Synergie, 2009). Nachteil ist, dass das System keine Windnachführung
twa 500 Rotoren installiert. Die Firma Motorwave bietet ein Set aus acht
Rotoren und einem 2,2 Meter langen Träger für 199 $ an. Damit kann laut HerstelSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
.6 Zusatznutzen Werbeträger KWEA können als Werbeträger einen Zusatznutzen generieren (vgl. Abb. 45) Dafür sind insbesondere Vertikalrotoren (Savonius- oder H-Darrieus-Rotoren) geeignet, deren Rotoren üblicherweise eine große Oberfläche besitzen. Als Beispiel kann der Eagle Winder der Firma RSW Windenergy herangezogen werden. So können Einnahmen durch die Vermietung von Werbeflächen auf de
dere Vertikalrotoren (Savonius- oder H-Darrieus-Rotoren) geeignet, deren
Rotoren üblicherweise eine große Oberfläche besitzen. Als Beispiel kann der EagSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
und häufigsten im November, die meisten Flauten im August und September. Sehr unregelmäßige Winde mit starken Böen sind für Windkraftanlagen nicht geeignet. Sie können auch zur Zerstörung der Rotoren führen. 6.7 Windmessungen Für eine Abschätzung der Anwendbarkeit von KWEA wurden Windmessdaten von einigen Standorten analysiert. Für die Untersuchungen konnte auf die Windmessungen des Hessi
für Windkraftanlagen nicht geeignet. Sie können auch zur Zerstörung der
Rotoren führen. 6.7 Windmessungen Für eine Abschätzung der Anwendbarkeit von KWSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
ognosen von insgesamt 7 KWEA unterschiedlicher Technik und Größe erstellt. Die Anlagenleistung bewegt sich hier zwischen 0,5 bis 6 kW, die 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
0,5 bis 6 kW, die technische Ausführung reicht von horizontal drehenden
Rotoren mit Luv- und Leeläufern, bis hin zu Vertikalläufern. 6.8.4 Kosten In TaSGD Süd, Zentralstelle der Forstverwaltung, Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft Rheinland-Pfalz (FAWF)
Wind enthaltenen kinetischen Energie durch eine Windenergieanlage genutzt wird. Ein 100% Entzug der kinetischen Energie ist nicht möglich. Das theoretisch berechnete Maximum für frei umströmte Rotoren liegt bei 59,3%, in der Praxis haben Windenergieanlagen mit Horizontalachse den sogenannten Leistungsbeiwert zwischen 40 und 50%. Nutzungsmöglichkeiten der Windenergie sind das Widerstands- u
ist nicht möglich. Das theoretisch berechnete Maximum für frei umströmte
Rotoren liegt bei 59,3%, in der Praxis haben Windenergieanlagen mit HorizontalaBINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH
am Standort die Flächen rund um ein Anlagenfundament (15 x 15 m) weiterhin der Landwirtschaft oder der Natur zur Verfügung. Die heute üblichen Großanlagen wirken auch optisch ruhiger, da ihre Rotoren geringere Umdrehungszahlen pro Minute aufweisen als bei den kleineren Anlagen früherer Jahre. Mattierte Lacke reduzieren störende Reflexionen des Sonnenlichts. Für den Vogel- und allgemeinen
ung. Die heute üblichen Großanlagen wirken auch optisch ruhiger, da ihre
Rotoren geringere Umdrehungszahlen pro Minute aufweisen als bei den kleineren ABINE Informationsdienst, FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH
alls geringere Kennwerte als Horizontalachser. Das heißt sie wandeln bei gleicher überstrichener Rotorfläche weniger kinetische Energie in elektrische Energie um. Beispiele für vertikalachsige Rotoren sind der Savonius- und der Darrieus-Rotor (in Abbildung 10 dargestellt). Abbildung 10: Bauformen von Windenergieanlagen [TEX], Legende: (1) Westernmill, (2) Savonius-Rotor, (3) Darrieus-Roto
etische Energie in elektrische Energie um. Beispiele für vertikalachsige
Rotoren sind der Savonius- und der Darrieus-Rotor (in Abbildung 10 dargestellt)Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin
s-Rotor, (4) H-Darrieus-Rotor. Horizontalachsanlagen stellen den Großteil der am Markt befindlichen 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 Te
ch bei großen WEA der Megawattklasse arbeiten die meisten Hersteller mit
Rotoren, welche drei Blätter aufweisen, es sind jedoch auch Anlagen mit zwei, vHochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin
n). Bei dem Vergleich dieser Kenngröße tritt ein weiterer wichtiger Auslegungsschwerpunkt in Erscheinung. KWEA können zwar die gleiche Nennleistung aufweisen, jedoch können Anlagen mit großen Rotoren diese Nennleistung schon bei geringerer Windgeschwindigkeit erreichen. Solche Schwachwindanlagen sind besonders für Standorte mit niedrigen Windgeschwindigkeiten geeignet. Die spezifische Flä
war die gleiche Nennleistung aufweisen, jedoch können Anlagen mit großen
Rotoren diese Nennleistung schon bei geringerer Windgeschwindigkeit erreichen. Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin
der Belästigungen hervorrufen. Bei Kleinwindanlagen „im innerstädtischen Gebiet kommen insbesondere Belästigungen durch Lärmimmissionen, unzumutbar bedrängende Wirkung durch Drehbewegungen der Rotoren , Schattenwurf und der sog. Discoeffekt in Betracht, die sich im Einzelfall als rücksichtslos darstellen können.” ([Sander/Gaßner] 2010, S. 48). Kleinwindanlagen müssen über das Dach hinausrag
Lärmimmissionen, unzumutbar bedrängende Wirkung durch Drehbewegungen der
Rotoren, Schattenwurf und der sog. Discoeffekt in Betracht, die sich im EinzelfHochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin
und zuverlässige Leistung selbst an Extremstandorten bescheinigen. Mit der Generation Delta bieten wir die vierte Anlagengeneration unserer bewährten Multi-Megawatt-Plattform an. Durch größere Rotoren , eine gesteigerte Nennleistung und optimierte technische Systeme setzt die Delta-Generation neue Maßstäbe in puncto Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit, Servicefreundlichkeit und Arbeitssiche
ngeneration unserer bewährten Multi-Megawatt-Plattform an. Durch größere
Rotoren, eine gesteigerte Nennleistung und optimierte technische Systeme setzt Nordex
uell festgesetzt. Die zulässige Grundfläche bezieht sich auf die Grundflächen der Masten bzw. von deren Fundamenten sowie auf die Grundflächen von Nebengebäuden und Nebenanlagen. Die durch die Rotoren überdeckten Grundflächen sowie die Kranstell- und Montageflächen sind bei der Bestimmung der zulässigen Grundfläche nicht einzurechnen. Die zulässige maximale Gesamthöhe der Windenergieanlage
e auf die Grundflächen von Nebengebäuden und Nebenanlagen. Die durch die
Rotoren überdeckten Grundflächen sowie die Kranstell- und Montageflächen sind bStadt Beverungen
orderungen festgesetzt. Zulässig sind nur geschlossene Turmmasten aus Beton bzw. Stahl, keine Gittermasten. Festgesetzt wird ebenfalls, dass die Oberflächen der Turmmasten, der Gondeln und der Rotoren nur mit hellen und nicht glänzenden Farbtönen versehen werden dürfen. Werbeanlagen an den Masten und an den Gondeln sind mit Ausnahme der Typenbezeichnungen des Herstellers nicht zulässig. 4.
wird ebenfalls, dass die Oberflächen der Turmmasten, der Gondeln und der
Rotoren nur mit hellen und nicht glänzenden Farbtönen versehen werden dürfen. WStadt Beverungen
Natur und Landschaft gemäß § 9 Abs. 1 Nr. 20 BauGB festgesetzt. Ein Überstreichen der Flächen für Maßnahmen zum Schutz, zur Pflege und zur Entwicklung von Boden, Natur und Landschaft durch die Rotoren ist innerhalb der Baugrenzen zulässig. Auf oder innerhalb der geschützten Landschaftsbestandteile sind bauliche Anlagen oder Nebenanlagen nicht zulässig. 4.11.1 Flächen für Maßnahmen zur Scha
zur Pflege und zur Entwicklung von Boden, Natur und Landschaft durch die
Rotoren ist innerhalb der Baugrenzen zulässig. Auf oder innerhalb der geschütztStadt Beverungen
indenergieerlasses NRW begrenzt wird. Störende Lichtreflexionen bei Windenergieanlagen (Disco-Effekt) treten bei den heute marktgängigen Windenergieanlagen aufgrund angepasster Oberflächen der Rotoren nicht mehr auf. Lichtimmissionen durch die notwendige Tag- und Nachtkennzeichnung der Windenergieanlagen werden gemäß dem Stand der Technik auf das notwendige Maß begrenzt (s. textliche Fests
te marktgängigen Windenergieanlagen aufgrund angepasster Oberflächen der
Rotoren nicht mehr auf. Lichtimmissionen durch die notwendige Tag- und NachtkenStadt Beverungen
ßnahmen zum Schutz, zur Pflege und zur Entwicklung von Boden, Natur und Landschaft festgesetzt. Die geschützten Landschaftsbestandteile sind vom Eingriff nicht betroffen. Ein Überstreichen der Rotoren über diesen Flächen ist zulässig. Die mit dem Vorhaben verbundenen Versiegelungen und Überbauungen von Freiflächen betreffen die Biotope als anlagebedingte Auswirkungen. Im Bereich der Fundam
ftsbestandteile sind vom Eingriff nicht betroffen. Ein Überstreichen der
Rotoren über diesen Flächen ist zulässig. Die mit dem Vorhaben verbundenen VersStadt Beverungen
bundenen Versiegelungen lediglich punktuell stattfinden, sind negative Auswirkungen auf das Mikroklima nicht zu erwarten. Die örtlichen Windverhältnisse werden durch Wirbelschleppen hinter den Rotoren geringfügig verändert. Diese sind in Bodennähe nicht bemerkbar und haben daher keine Relevanz. Belastungen für die Lufthygiene sind mit dem Betrieb der Windenergieanlagen nicht verbunden. Mit
. Die örtlichen Windverhältnisse werden durch Wirbelschleppen hinter den
Rotoren geringfügig verändert. Diese sind in Bodennähe nicht bemerkbar und habeStadt Beverungen
ein Abstand von 3000m zu Brutplätzen einzuhalten.“ „Die geplanten WEA liegen mit ihrer Gesamthöhe von ca. 200 m genau in der bevorzugten Flughöhe der Nahrungsflüge und überstreichen mit ihren Rotoren einen Großteil des Luftraumes in dem Flugkorridor. Schon jetzt liegen Beobachtungen von kritischen Flügen durch den bestehenden Windpark vor. Das Tötungsrisiko eines Schwarzstorches durch die
n der bevorzugten Flughöhe der Nahrungsflüge und überstreichen mit ihren
Rotoren einen Großteil des Luftraumes in dem Flugkorridor. Schon jetzt liegen BKreis Lippe Der Landrat
lwirkungen (Resonanzen) mit den auf dem Maschinenträger montierten Komponenten kommen, die bei falscher Auslegung jedoch auch zu einem insgesamt höheren Lastniveau führen können. Bei Zweiblatt Rotoren , von deren Einsatz insbesondere im Offshore-Bereich Kostenvorteile gegenüber den Dreiblatt Rotoren erwartet werden, ist das dynamische Lastverhalten aufgrund wechselnder Trägheitsmomente im R
auch zu einem insgesamt höheren Lastniveau führen können. Bei Zweiblatt
Rotoren, von deren Einsatz insbesondere im Offshore-Bereich Kostenvorteile gegeSkyWind GmbH
cher Auslegung jedoch auch zu einem insgesamt höheren Lastniveau führen können. Bei Zweiblatt Rotoren, von deren Einsatz insbesondere im Offshore-Bereich Kostenvorteile gegenüber den Dreiblatt Rotoren erwartet werden, ist das dynamische Lastverhalten aufgrund wechselnder Trägheitsmomente im Rotor deutlich komplexer als bei Dreiblatt Rotoren. Um das Kosteneinsparpotential von Zweiblatt Roto
insbesondere im Offshore-Bereich Kostenvorteile gegenüber den Dreiblatt
Rotoren erwartet werden, ist das dynamische Lastverhalten aufgrund wechselnder SkyWind GmbH
ore-Bereich Kostenvorteile gegenüber den Dreiblatt Rotoren erwartet werden, ist das dynamische Lastverhalten aufgrund wechselnder Trägheitsmomente im Rotor deutlich komplexer als bei Dreiblatt Rotoren . Um das Kosteneinsparpotential von Zweiblatt Rotoren zu nutzen, muss daher insbesondere das dynamische Lastverhalten von Zweiblatt Rotoren verbessert werden. Versuche den 80er und 90er Jahren
chselnder Trägheitsmomente im Rotor deutlich komplexer als bei Dreiblatt
Rotoren. Um das Kosteneinsparpotential von Zweiblatt Rotoren zu nutzen, muss daSkyWind GmbH
toren erwartet werden, ist das dynamische Lastverhalten aufgrund wechselnder Trägheitsmomente im Rotor deutlich komplexer als bei Dreiblatt Rotoren. Um das Kosteneinsparpotential von Zweiblatt Rotoren zu nutzen, muss daher insbesondere das dynamische Lastverhalten von Zweiblatt Rotoren verbessert werden. Versuche den 80er und 90er Jahren Zweiblatt Windenergieanlagen wie GROWIAN und Aeolus
r als bei Dreiblatt Rotoren. Um das Kosteneinsparpotential von Zweiblatt
Rotoren zu nutzen, muss daher insbesondere das dynamische Lastverhalten von ZweSkyWind GmbH
momente im Rotor deutlich komplexer als bei Dreiblatt Rotoren. Um das Kosteneinsparpotential von Zweiblatt Rotoren zu nutzen, muss daher insbesondere das dynamische Lastverhalten von Zweiblatt Rotoren verbessert werden. Versuche den 80er und 90er Jahren Zweiblatt Windenergieanlagen wie GROWIAN und Aeolus waren allerdings nicht erfolgreich. Insbesondere der Einsatz einer Pendelnabe mit Blat
tzen, muss daher insbesondere das dynamische Lastverhalten von Zweiblatt
Rotoren verbessert werden. Versuche den 80er und 90er Jahren Zweiblatt WindenerSkyWind GmbH
näher erläutert. 4.1 Bauformen Ein gängiges Unterscheidungskriterium für Windkraftanlagen ist die Ausrichtung der Drehachse. Zwei Typen sind gebräuchlich: Rotoren mit horizontal liegender und Rotoren mit vertikal stehender Achse. Bei Großwindkraftanlagen haben sich inzwischen dreiblättrige Horizontalachser als Standardbauform auf dem Markt durchgesetzt, bei Kleinwindkraftanlagen dagegen i
chse. Zwei Typen sind gebräuchlich: Rotoren mit horizontal liegender und
Rotoren mit vertikal stehender Achse. Bei Großwindkraftanlagen haben sich inzwiC.A.R.M.E.N. e.V.
erwachungssystem gewährleistet (s. a. Ziffern 4.3, 7.2, 7.3, 8.2 und 8.3 der Antragsunterlagen). Die Anlagen verfügen über ein Eiserkennungssystem, um bei witterungsbedingter Eisbildung an den Rotoren die Anlagen automatisch abzuschalten und Eiswurf zu verhindern (s. a. Ziffern 4.8 der Antragsunterlagen). Nach Abschaltung der Windenergieanlagen kann es im Stillstand zu einem Abfallen bzw.
er ein Eiserkennungssystem, um bei witterungsbedingter Eisbildung an den
Rotoren die Anlagen automatisch abzuschalten und Eiswurf zu verhindern (s. a. ZWirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG
es. Betriebsbedingte Wirkfaktoren Betriebsbedingte Beeinträchtigungen können entstehen durch:  Schallimmissionen,  den auf die Anlage zurückzuführenden Schattenwurf bzw. die Drehbewegung der Rotoren ,  die Nachtbefeuerung,  Eiswurf, Eisfall Neben dem Schutzgut Mensch (einschließlich der menschlichen Gesundheit, dem Wohnen und der Erholung), können von diesen betriebsbedingten Auswirkung
auf die Anlage zurückzuführenden Schattenwurf bzw. die Drehbewegung der
Rotoren,  die Nachtbefeuerung,  Eiswurf, Eisfall Neben dem Schutzgut Mensch (Wirsol Windpark Straubenhardt GmbH und Co. KG
ieb am Windrad zunutze. Der entstandene Rotor wurde nach seinem Erfinder Darrieus benannt (siehe Abbildung 2-3). Aufgrund des immer noch relativ schlechten Wirkungsgrades sind diese Formen von Rotoren heute allerdings weniger von Bedeutung. 2.2 Erste Windkraftanlagen in Europa Als erste Windkraftanlagen in Europa entwickelten sich im 13. und 14. Jahrhundert die sogenannten Bockwindmühlen
d des immer noch relativ schlechten Wirkungsgrades sind diese Formen von
Rotoren heute allerdings weniger von Bedeutung. 2.2 Erste Windkraftanlagen in leXsolar GmbH
uptteil 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 Schnelllaufzahl. Diese wird mit bez
acht, der im Allgemeinen aus mehreren Rotorblättern besteht. Üblich sind
Rotoren mit zwei oder drei Rotorblättern, allerdings werden auch EinblattrotoreleXsolar GmbH
Winkelgeschwindigkeit ), desto größer ist ebenfalls die Schnelllaufzahl. In Abbildung 3-8 ist eine Darstellung 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
ungsbeiwertes10 in Abhängigkeit von der Schnelllaufzahl für verschiedene
Rotoren gegeben. Die zur Winderzeugung momentan genutzten Windkraftanlagen mit leXsolar GmbH
igkeiten noch zuverlässig arbeiten können. Andere Arten von Windkraftanlagen werden dann abgeschaltet, um nicht zerstört zu werden. Abbildung 3-8 Vergleich der Leistungsbeiwerte verschiedener Rotoren 10 Der Leistungsbeiwert ist ein Maß für die Nennleistung, d.h. die effektiv nutzbare Leistung einer Windkraftanlage. Eine genaue Beschreibung dieser Kenngröße findet sich im Kapitel 3.3.1 1
zu werden. Abbildung 3-8 Vergleich der Leistungsbeiwerte verschiedener
Rotoren 10 Der Leistungsbeiwert ist ein Maß für die Nennleistung, d.h. die effleXsolar GmbH
bis 7) nur bei ca. 10-15 m/s. Abbildung 3-17 Rotorblatt mit Profilquerschnitten Um den Windrotor mit einer größeren Windgeschwindigkeit betreiben zu können, werden hohe Türme gebaut, um die Rotoren möglichst weit vom Boden entfernt zu betreiben. So wird die umgebende Luft weniger stark durch äußere Einflüsse, wie Hügel, Häuser oder ähnliches abgebremst und Reibungserscheinungen der Luft
indgeschwindigkeit betreiben zu können, werden hohe Türme gebaut, um die
Rotoren möglichst weit vom Boden entfernt zu betreiben. So wird die umgebende LleXsolar GmbH
iv- Pitchregelung vorzuziehen ist. Abb. 11. Drehmomentverlauf unterschiedlicher Rotorblattkonfigurationen In Abb. 11 zeigen die verschiedenen Kurven den Drehmomentverlauf von unterschiedlichen Rotoren an. Dabei bedeutet: f = Rotorblatt nicht verdrehbar (fest) v = Rotorblatt in Pitchrichtung verdrehbar (variabel) stall = Rotorblatt in Stallrichtung verdrehbar Steigt das Drehmoment der pitch
gen die verschiedenen Kurven den Drehmomentverlauf von unterschiedlichen
Rotoren an. Dabei bedeutet: f = Rotorblatt nicht verdrehbar (fest) v = RotorblaWES IBS GmbH
bedeutet: f = Rotorblatt nicht verdrehbar (fest) v = Rotorblatt in Pitchrichtung verdrehbar (variabel) stall = Rotorblatt in Stallrichtung verdrehbar Steigt das Drehmoment der pitchgesteuerten Rotoren bei zunehmender Windgeschwindigkeit immer mehr an (max. 105 Nm), wird dieses bei den in Richtung Stall (Strömungsabriß) verdrehbaren Blättern sehr schön abgeregelt (max. 50Nm). Das Ergebnis d
t in Stallrichtung verdrehbar Steigt das Drehmoment der pitchgesteuerten
Rotoren bei zunehmender Windgeschwindigkeit immer mehr an (max. 105 Nm), wird dWES IBS GmbH
ibt sich bei einem künftigen Anlagenersatz oder Repowering kein qualitativ neuer Eingriff in Natur und Landschaft. Allerdings dürften künftige Anlagen wesentlich höher sein, wesentlich größere Rotoren haben als der Bestand in dem ältesten Teil des Windparks und künftig eine Flugsicherungskennzeichnung erfordern. Dafür wird aber wegen des Platzbedarfs die Gesamtzahl der Windenergieanlagen s
dings dürften künftige Anlagen wesentlich höher sein, wesentlich größere
Rotoren haben als der Bestand in dem ältesten Teil des Windparks und künftig eiGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
erfordern. Dafür wird aber wegen des Platzbedarfs die Gesamtzahl der Windenergieanlagen sinken. Außerdem werden hektisch und besonders störend wirkende ´Schnellläufer´ durch langsamer drehende Rotoren ersetzt. Schließlich sind im Plangebiet bereits fünf Anlagen mit Flugsicherungskennzeichnung. Außerdem liegt es in einem regionalen Umfeld, welches von dutzenden von MegawattWindkraftanlagen
und besonders störend wirkende ´Schnellläufer´ durch langsamer drehende
Rotoren ersetzt. Schließlich sind im Plangebiet bereits fünf Anlagen mit FlugsiGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
bestätigt und folgenden Leitsatz formuliert:. „Windenergieanlagen können gegen das in § 35 Abs. 3 Satz 1 BauGB verankerte Gebot der Rücksichtnahme verstoßen, weil von den Drehbewegungen ihrer Rotoren eine „optisch bedrängende“ Wirkung auf bewohnte Nachbargrundstücke im Außenbereich ausgeht. Ob eine derartige Wirkung anzunehmen ist, beurteilt sich nach den Umständen des Einzelfalles ( Best
te Gebot der Rücksichtnahme verstoßen, weil von den Drehbewegungen ihrer
Rotoren eine „optisch bedrängende“ Wirkung auf bewohnte Nachbargrundstücke im AGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
offengehalten werden. Denn höhere Anlagen sind von mehr Standorten aus sichtbar, sie würden das Landschaftsbild in einem größeren Einwirkungsbereich verändern. Im übrigen sind auch Anlagen mit Rotoren im 100 m-Bereich marktverfügbar, die die gewählte Gesamthöhe von 150 m einhalten. Dieses Maß ist städtebaulich relevant, da sich damit weitere Stufen der Flugsicherungskennzeichnung vermeiden
größeren Einwirkungsbereich verändern. Im übrigen sind auch Anlagen mit
Rotoren im 100 m-Bereich marktverfügbar, die die gewählte Gesamthöhe von 150 m Gemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
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, Windenergie nicht mittels vieler kleiner, sondern durch wenige große Anlagen zu
ättern nicht abschließend festsetzt und einer eventuellen Verwendung von
Rotoren, die das Maß der zugrunde gelegten Anlagengröße etwas überschreiten, poGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
n diese Schotterrasenflächen auf vorherigem Acker keine wesentliche Beeinträchtigung des Naturhaushaltes. Schließlich können ersetzende oder repowernde Vorhaben zu höheren Anlagen mit größeren Rotoren und damit einem mächtigeren Erscheinungsbild führen. Die bisherige Anlagenhöhe der neuesten Anlage darf allerdings nicht relevant überschritten werden. Im Gebiet stehen bereits fünf Anlagen m
nnen ersetzende oder repowernde Vorhaben zu höheren Anlagen mit größeren
Rotoren und damit einem mächtigeren Erscheinungsbild führen. Die bisherige AnlaGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
eigen, werden diese in Abstimmung und unter Aufsicht der zuständigen Denkmalschutzbehörde bzw. von ihr Beauftragter ausgegraben. Natur und Landschaft Durch die Masten und durch die Drehung der Rotoren ist eine Beunruhigung der einheimischen Tierwelt nicht völlig ausgeschlossen. Brutvögel Inzwischen ist bekannt, dass sich Offenlandvögel als Brutvögel kaum von Windenergieanlagen stören lasse
egraben. Natur und Landschaft Durch die Masten und durch die Drehung der
Rotoren ist eine Beunruhigung der einheimischen Tierwelt nicht völlig ausgeschlGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
rch die Errichtung und den Betrieb von Windenergieanlagen erheblich und nachhaltig beeinträchtigt. Durch die Windenergieanlagen wird das Landschaftsbild technisch überprägt. Die sich drehenden Rotoren und die Flugsicherungskennzeichnung bringen ein Element der Beunruhigung in den Landschaftsraum. Diese Überformung und Beunruhigung ist allerdings bereits durch die vorhandenen Anlagen gegebe
anlagen wird das Landschaftsbild technisch überprägt. Die sich drehenden
Rotoren und die Flugsicherungskennzeichnung bringen ein Element der BeunruhigunGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
n diese Schotterrasenflächen auf vorherigem Acker keine wesentliche Beeinträchtigung des Naturhaushaltes. Schließlich können ersetzende oder repowernde Vorhaben zu höheren Anlagen mit größeren Rotoren und damit einem mächtigeren Erscheinungsbild führen. Die bisherige Anlagenhöhe der neuesten Anlage darf allerdings nicht relevant überschritten werden. Im Gebiet stehen bereits fünf Anlagen m
nnen ersetzende oder repowernde Vorhaben zu höheren Anlagen mit größeren
Rotoren und damit einem mächtigeren Erscheinungsbild führen. Die bisherige AnlaGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
hen Bauvorschrift über die Gestaltung Üblich und am ehesten akzeptiert sind dreiflügelige Anlagen. Deshalb werden sie festgesetzt. Inzwischen ist bekannt geworden, dass es möglich ist, mehrere Rotoren an einem Mast zu befestigen. Dies beeinträchtigt das Landschaftsbild in besonders schwerer Weise und wird deshalb ausgeschlossen. Es werden Vollmasten vorgesehen, da diese zu den optisch schw
stgesetzt. Inzwischen ist bekannt geworden, dass es möglich ist, mehrere
Rotoren an einem Mast zu befestigen. Dies beeinträchtigt das Landschaftsbild inGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
zu befestigen. Dies beeinträchtigt das Landschaftsbild in besonders schwerer Weise und wird deshalb ausgeschlossen. Es werden Vollmasten vorgesehen, da diese zu den optisch schweren, flächigen Rotoren besser passen als die optisch fragilen und deshalb unverträglichen Stahlgittermasten. Abspannungen, die eine optisch zu geringe Tragfähigkeit implizieren und zusätzlich stören, werden ausgesc
erden Vollmasten vorgesehen, da diese zu den optisch schweren, flächigen
Rotoren besser passen als die optisch fragilen und deshalb unverträglichen StahGemeinde Borstel, Samtgemeinde Siedenburg
ausmachen. Einige Hersteller sprechen inzwischen von Windklasse „IEC IV“ als spezifische Schwachwindauslegung. Hersteller reagieren auf diesen Trend mit einer geringeren Leistungsdichte ihrer Rotoren , also größeren Rotorflächen bezogen auf die installierte Generatorleistung. Daraus ergeben sich unmittelbar höhere Volllaststunden beziehungsweise ein höherer Kapazitätsfaktor und damit eine
er reagieren auf diesen Trend mit einer geringeren Leistungsdichte ihrer
Rotoren, also größeren Rotorflächen bezogen auf die installierte Generatorleistacatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e.V.
ligten vom Auswuchten profitieren. Autoren DIPL.-ING. ANKE GRUNWALD, Jahrgang 1974, ist seit 2001 in der Windenergie tätig und beschäftigt sich seit zehn Jahren intensiv mit dem Auswuchten von Rotoren an Windenergieanlagen (WEA). Seit 2009 ist sie Geschäftsführerin der BerlinWind GmbH und leitet die Bereiche Qualitätsmanagement und Marketing. MICHAEL MELSHEIMER, Jahrgang 1965, ist seit 200
ig und beschäftigt sich seit zehn Jahren intensiv mit dem Auswuchten von
Rotoren an Windenergieanlagen (WEA). Seit 2009 ist sie Geschäftsführerin der BeBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
der Richtlinie beschriebene Messmethodik nicht geeignet ist, unzulässige Unwuchten zu detektieren [8]. Die Internationale Norm DIN ISO 21940-13:2012 zum Betriebsauswuchten mittlerer und großer Rotoren [9], in der Auswucht-Erfahrungen vieler Branchen gesammelt sind, betont, dass Betriebsauswuchten die einzig sinnvolle Auswuchtmethode ist, wenn: - die finale Rotormontage vor Ort geschieht un
e Norm DIN ISO 21940-13:2012 zum Betriebsauswuchten mittlerer und großer
Rotoren [9], in der Auswucht-Erfahrungen vieler Branchen gesammelt sind, betontBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
dem Blatttransport bis hin zu betriebsbedingten Effekten gibt (Tabelle 1). Schwingungssensoren zeichnen Turm-Gondel-Schwingungen auf Das in der Auswuchtnorm DIN ISO 1940 zum Auswuchten starrer Rotoren [11] geschilderte Verfahren der indirekten MU-Bestimmung durch Betriebsschwingungsmessung ist vom Prinzip her auch bei WEA-Rotoren geeignet. Dabei müssen WEA-spezifische Besonderheiten beacht
ingungen auf Das in der Auswuchtnorm DIN ISO 1940 zum Auswuchten starrer
Rotoren [11] geschilderte Verfahren der indirekten MU-Bestimmung durch BetriebsBundesverband WindEnergie e.V. (BWE)
günstiger herzustellen und einfacher zu recyceln. Zudem lassen sie eine deutlich höhere Lebensdauer erwarten. Die Ingenieure sind sich einig, dass solche Anlagen aufgrund der höheren Masse der Rotoren weniger empfindlich gegen Windböen sind, wodurch Lager und Getriebe geschont werden.“ Eine klassische Frage in der Metallbranche stellen die breit diskutierten Seltenerdmetalle dar, die für P
eure sind sich einig, dass solche Anlagen aufgrund der höheren Masse der
Rotoren weniger empfindlich gegen Windböen sind, wodurch Lager und Getriebe gesVDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH
tromagnete mit Tieftemperaturkühlung und geht davon aus, bei gleicher Generatormasse eine dreifach höhere Leistung 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 g
len zu können. 5.3 Kunststoffe In der Windenergiebranche spielen bei den
Rotoren Kunststoffe die größte Rolle, die vornehmlich aus FaserverbundwerkstoffVDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH
n 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: Entwicklung der Windenergieanlagengröße an Land Abb. 5: Entwicklung der Offshore-Windenergieanlagengröße Für die Fertigung von Rotorblä
reicht. Auch für die windschwachen Binnenstandorte werden häufig größere
Rotoren eingesetzt, um Stromgestehungskosten zu senken. Abb. 4: Entwicklung derVDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH
en Vorrichtung. Dafür wurde ihnen 2014 der JEC Innovation Award der Global-CompositeGemeinschaft JEC, 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 Leistungsschwanku
en Organisation der Verbundwerkstoff-Branche, verliehen. Bei sehr großen
Rotoren schwankt die Windstärke lokal über deren Fläche. Das übliche VerstellenVDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH
, 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 Schaltschränken. Diese Komponenten sind häufig für Anlagenstillstände verantwortlich.
ttern, aus denen schnell Brüche werden, sofort zu erkennen, sollten auch
Rotoren fortlaufend überwacht werden. Das Gleiche gilt für die Türme, die FundaVDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH
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 mechanische Trennung der gewünschten Fraktionen mit einem großen Anteil an Carbonfasern erfolgt ist. Bezogen auf die Windenergiebranche beschränkt sich die Rü
bestehen. Technisch ist es durchaus möglich, CFK durch Pyrolyse aus den
Rotoren zu gewinnen, nachdem vorher eine mechanische Trennung der gewünschten FVDI 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:

";