Beitrag von Windenergieanlagen zu den Systemdienstleistungen in ...

Analyse der Aufgabenstellung
• Stallregelung
Hier wird die vom Wind entnehmbare Leistung durch einen Strömungsabriss
begrenzt. Man unterscheidet hier die Arten der passiven und aktiven Stallregelung.
Bei der passiven Stallregelung sind die Turbinenblätter starr und verdrehfest
mit der Rotornabe verbunden. Das Turbinenblattprofil ist entsprechend so
konstruiert, dass es auf der windabgewandten Seite zu einem Strömungsabriss
kommt, wenn die Windgeschwindigkeit eine bestimmte Grenze überschreitet. Der
Nachteil an der passiven Stallregelung ist die schwierige Gestaltung der Turbinenblattgeometrie,
um für jedes Windprofil geeignet zu sein. Die passive Stallregelung
wurde in den Windenergieanlagen kleinerer Leistung benutzt. Bei der
aktiven Stallregelung sind die Turbinenblätter um ihre Längsachse drehbar. Die
Blätterverdrehung wird durch ein System ähnlich wie beim Pitchsystem realisiert.
Die Blätter drehen aber in die entgegensetzte Richtung (in die Rotorebene
hinein). Der hauptsächliche Nachteil gegenüber der Pitchregelung ist, dass auf
Grund des Strömungsabrisses größere Kräfte auf die Nabe wirken.
2.4.5 Leistungskennlinie einer Windenergieanlage
Die Kennlinie im Bild 2.10 stellt dar, welche elektrische Leistung eine Windenergieanlage
(WA) bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten liefern kann. Diese Leistungskennlinie
kann in vier Phasen eingeteilt werden.
• Phase 1
Die Windgeschwindigkeit vW ist unterhalb der Anlaufwindgeschwindigkeit vW,an. Die nutzbar enthaltene Leistung des Winds ist zu gering, um die Reibungs- und
Trägheitskräfte der Windenergieanlage zu übersteigen. Es entsteht kein Drehmoment
und dadurch dreht sich die Turbine nicht. Deswegen wird auch keine
Leistung erzeugt.
• Phase 2
Die Windgeschwindigkeit übersteigt die Anlaufwindgeschwindigkeit. Bis zum
Erreichen der Nennwindgeschwindigkeit vW,n steigt die Leistungsabgabe der
Windenergieanlage PWA an. Die in dieser Phase abgegebene Leistung lässt sich
mit der Gleichung (2.26) berechnen. Bei Nenngeschwindigkeit gibt die Anlage
ihre Nennleistung PWA,n ab.
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