Onshore-Windenergieanlagen
Frank Fischer
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Frank Fischer, Rolf Rüdiger Cichowski (Hg.), Onshore-Windenergieanlagen (2019), VDE Verlag, Berlin, ISBN: 9783800749652
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Description / Abstract
Die Bedeutung erneuerbarer Energiequellen für die Elektroenergieversorgung Deutschlands hat in den letzten Jahren rapide zugenommen. Der Netzanschluss von vor allem Windenergie- und Photovoltaikanlagen sowie die erforderlichen Ausbaumaßnahmen der Elektroenergieversorgungsnetze stehen im Zentrum der Bemühungen um ein Gelingen der Energiewende. Aktuelle Onshore-Windenergieanlagen weisen sehr niedrige Stromgestehungskosten auf; insbesondere sind auch für Schwachwindstandorte bestens geeignete Windenergieanlagen verfügbar. Die Technologie ist sicherlich kein bremsender Faktor, doch der weitere Ausbau der Windenergie stagniert und die Energiewende hat vorübergehend ihren Schwung verloren.
Das vorliegende Buch erläutert, ausgehend von den physikalisch-technischen Zusammenhängen, den typischen Aufbau und die Komponenten von Onshore-Windenergieanlagen. Auch werden die Kraftwerkseigenschaften von Windenergieanlagen und Windparks sowie einige Umweltaspekte dargestellt. Die Besonderheiten bei der Bewertung der Netzverträglichkeit des Anschlusses, charakterisiert durch die Betrachtung der Störaussendungen, werden ebenso behandelt wie die Netzanschlussbedingungen von Erzeugungsanlagen, die durch technische Richtlinien und Regeln für verschiedene Spannungsebenen (MS, HS und HöS) vorgegeben sind.
Das vorliegende Buch erläutert, ausgehend von den physikalisch-technischen Zusammenhängen, den typischen Aufbau und die Komponenten von Onshore-Windenergieanlagen. Auch werden die Kraftwerkseigenschaften von Windenergieanlagen und Windparks sowie einige Umweltaspekte dargestellt. Die Besonderheiten bei der Bewertung der Netzverträglichkeit des Anschlusses, charakterisiert durch die Betrachtung der Störaussendungen, werden ebenso behandelt wie die Netzanschlussbedingungen von Erzeugungsanlagen, die durch technische Richtlinien und Regeln für verschiedene Spannungsebenen (MS, HS und HöS) vorgegeben sind.
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Table of content
- Onshore-Windenergieanlagen
- Ihre Meinung zählt!
- Zum Herausgeber
- Impressum
- Geleitwort zur Buchreihe
- Vorwort des Herausgebers der Fachbuchreihe
- Vorwort
- Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Nutzung der Windenergie
- 2.1 Mechanische Energie und mechanische Leistung des†¯Windes
- 2.2 Entnahme kinetischer Energie des Windes durch†¯den†¯Rotor einer Windenergieanlage
- 2.3 Höhenprofil des Windes (Windscherung)
- 2.4 Zeitabhängigkeit der Windgeschwindigkeit
- 2.5 Leistungskennlinien von Windenergieanlagen
- 2.6 Kriterien zur Festlegung der Nennleistung einer†¯Windenergieanlage
- 2.7 Abhängigkeit der Windleistung von Luftdruck und†¯Lufttemperatur
- 2.8 Abschätzung des Jahresenergieertrags einer†¯Windenergieanlage
- 2.9 Richtungsabhängigkeit der Windgeschwindigkeit
- 2.10 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
- 3 Rotor einer Windenergieanlage
- 3.1 Einleitung – Historie und Grundbegriffe
- 3.2 Auftriebsläuferprinzip
- 3.3 Auslegung eines Rotors nach Betz
- 3.4 Auslegung eines Rotors unter Berücksichtigung der†¯Drall-, Profil- und†¯Blattspitzenverluste
- 3.5 Begrenzung der durch den Rotor aufgenommenen mechanischen Leistung
- 3.6 Rotorachswinkel und Konuswinkel
- 4 Komponenten einer Windenergieanlage
- 4.1 Übersicht
- 4.2 Rotorblätter
- 4.3 Rotornabe, Pitchlager und Pitchsystem zur†¯Einzelblattverstellung
- 4.4 Maschinenträger und Gondelverkleidung
- 4.5 Rotorlager, langsamlaufende Welle und†¯Rotorarretierung
- 4.6 Getriebe, schnelllaufende Welle und Haltebremse
- 4.7 Generator
- 4.8 Leistungselektronik
- 4.9 Anlagenkonzepte
- 4.10 Azimutsystem zur Windrichtungsnachführung des†¯Rotors
- 4.11 Turm
- 4.12 Fundament
- 4.13 Energie- und Kommunikationsleitungen im Turm
- 4.14 Transformator und Schaltanlage
- 4.15 Anlagensteuerung und SCADA
- 4.16 Sensorik
- 5 Kraftwerkseigenschaften von†¯Windenergieanlagen und†¯Windparks
- 5.1 Einleitung
- 5.2 Betriebsführung einer drehzahlvariablen Windenergieanlage
- 5.3 Leistungsreduzierung bei Überfrequenz
- 5.4 Durchfahren eines Spannungseinbruchs
- 5.5 Begrenzung der Wirkleistung am†¯Netzanschlusspunkt
- 5.6 Regelung der Spannung am Netzanschlusspunkt
- 5.7 Momentanreserve
- 6 Netzanschlussbedingungen
- 6.1 Allgemeines
- 6.2 Spannungshaltung im stationären Betrieb
- 6.3 Frequenzhaltung und Wirkleistungsreduzierung
- 6.4 Verhalten bei Netzstörungen, dynamische†¯Netzstützung
- 6.5 Beitrag zum Kurzschlussstrom
- 7 Beurteilung der†¯Netzrückwirkungen von†¯Windenergieanlagen
- 7.1 Allgemeines
- 7.2 Erzeugungsanlage am Netz
- 7.3 Kurzzeit- und Langzeitflickerstärke
- 7.4 Oberschwingungen und Zwischenharmonische
- 8 Ausführung des Netzanschlusses
- 8.1 Anschluss an das Mittelspannungsnetz
- 8.2 Anschluss an das Hochspannungsnetz
- 8.3 Anschluss an das Höchstspannungsnetz
- 9 Umweltaspekte
- 9.1 Schallemission
- 9.2 Schattenwurf
- 9.3 Natur- und Artenschutz
- 9.4 Landschaftsbild
- 9.5 Beispiele
- 10 Zusammenfassung und Ausblick
- Literatur
- Stichwortverzeichnis
- Zum Autor