13. Windenergie

Question 1

Windgeschwindigkeitsprofil in Abhängigkeit von Höhe

Answer 1

vH = v10*(H/10m)^a

H: Höhe über dem Boden
a: Hellmann-Exponent, Bodenrauhigkeit & atmosphärische Eigenschaften
vH: Windgeschwindigkeit in Höhe H
v10: Windgeschwindigkeit in Höhe 10m

Question 2

Windenergiekapazitäten Top 3 Länder

Answer 2

1. China
2. USA
3. Deutschland

Question 3

Offshore Windanlagen Vor- & Nachteile

Answer 3

Vorteile

• höhere Akzeptanz in der Bevölkerung
• bessere Windausbeute, aufm Meer stärkere & gleichmäßigere Winde
• hohe Prognosegüte

Nachteile:

• Aufstellen in mehr als 40m Wassertiefe
• Netzanbindung 100km zur Küste (Seekabel teuer)

Question 4

Schnellaufzahl lamda

Answer 4

lamda = u / v0

u: Umlaufgeschwindigkeit an der Flügelspitze
v0: Windgeschwindigkeit der ungestörten Windströmung vor der Windenergieanlage

Question 5

Bauformen Windenergieanlagen

Answer 5

1. Widerstand Nutzende
   - Savoniusrotor
   - Schalenkreuz
2. Auftrieb nutzende
   a) horizontale Achse
   I) Langsamläufer (lamda < 5)
   - historische Windmühle
   - Westernrad
   II) Schnelläufer (Lamda > 5)
   - Einblattrotor
   - Zweiblattrotor
   - Dreiblattrotor
   b) vertikale Achse
   - Darrieus Rotor
   - H-Rotor

Question 6

Windleistung Formel

Answer 6

P = 0,5Ap*v0^3

A: Rotorfläche

p: Dichte der Luft
v0: Geschwindigkeit des ungestörten Windes

Question 7

Theoretisch nutzbare Windleistung Formel

Answer 7

delta P = 0,5m°(v0^2-v2^2)

delta P: Leistungsdifferenz
m°: Massenstrom
v0: ungestörte Windgeschwindigkeit vor dem Rotor
v2: abgebremste Windgeschwindigkeit nach dem Rotor

Question 8

Maximal entziehbare Leistung (Geschwindigkeit)

Answer 8

v2 = 1/3*v0

Question 9

Theoretisch maximaler Wirkungsgrad

Answer 9

n = 59,3%

Question 10

Pitchregelung

Answer 10

gemeinsames oder einzelnes rausdrehen der Rotorblätter aus dem Wind
geringe Belastung für Turm, Rotor etc.