Grundlagen, Markt, Potenziale, Probleme - Elsbeere Wienerwald
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Kleinwindkraftanlagen
KLEINWINDKRAFT<br />
<strong>Grundlagen</strong>, <strong>Markt</strong>, <strong>Potenziale</strong>,<br />
<strong>Probleme</strong><br />
Christian Kirchweger 9. Februar 2010
Gliederung<br />
• Geschichte<br />
• Bedeutung der Windenergie aktuell<br />
• <strong>Grundlagen</strong> zur Nutzung<br />
• <strong>Markt</strong>übersicht KWA<br />
• Abgrenzung MWA, KWA, GWA<br />
• Potenzial KWA<br />
• Ergebnisse aus dem Praxistest
Geschichte<br />
• 3 000 v. Chr.: Erste Segelboote am Nil<br />
• 1 700 v. Chr.: Bewässerung in Mesopotamien<br />
• 700 n. Chr.: Erste Windmühlen<br />
• 1850: Größte Ausdehnung der Windmühlen<br />
(rund 200 000 Mühlen in Europa)<br />
• 1891: Erste Windkraftanlage, Stromerzeugung<br />
• 1903: Dänischer Windkraftverband<br />
• 1918: 120 Anlagen in Dänemark mit bis zu<br />
50 000 kWh Jahresertrag
Geschichte<br />
• um 700 n. Chr.<br />
Persische Mühle
Geschichte<br />
• um 1500 n. Chr.<br />
Bockwindmühle<br />
• Um 1700 n. Chr.<br />
Holländermühle
Geschichte<br />
• 1880<br />
Eclipse „Westernrad“<br />
(6 Mio. Stück)
Geschichte<br />
• 1891 La Cour<br />
(10 bis 35 kW)
Geschichte<br />
• 1932<br />
Jacobs Windlader<br />
(1,8 bis 3 kW)
Geschichte<br />
• 1982<br />
GROWIAN<br />
(3 000 kW)
Heute<br />
• 2008:<br />
Enercon E-126/6<br />
(6 000 kW)<br />
Turmhöhe 135 m<br />
Durchmesser 127 m<br />
Jahresertrag 20 GWh<br />
(Strom für 5 000 Haushalte)
Weltmarkt 2008
Weltmarkt 2008
Weltmarkt 2008
Neu installierte Leistung – EU 2009
<strong>Grundlagen</strong><br />
• Gesetz von Albert Betz (1919)<br />
• Einfluss von Windgeschwindigkeit,<br />
Erntefläche und Turmhöhe<br />
• Rotortypen<br />
• Abgrenzung MWA, KWA, GWA
Windspeed und Erntefläche<br />
• P = 1/2*�*r²*�*v³<br />
Verdoppelung von v =<br />
8fache Leistung<br />
Verdoppelung von r =<br />
4fache Leistung
Windspeed und Erntefläche<br />
• „Unsere Anlage<br />
beginnt schon bei<br />
2,5 m/s mit der<br />
Arbeit …“<br />
• „Erreichen schon bei<br />
8 m/s Nennleistung“
Windspeed und Erntefläche<br />
• „8 m/s ist die bei<br />
uns am häufigsten<br />
vorkommende<br />
Windgeschwindigkeit<br />
…“
Turmhöhe und Oberfläche<br />
• Prandtl-Schicht<br />
– v steigt um bis<br />
zu 10 % je 10 m<br />
Höhe<br />
– Windscherung<br />
belastet Anlage<br />
– Turbulenzen
Wind: Verteilung und Ertrag
Wind: Verteilung und Ertrag
Wind: Verteilung und Ertrag
Wind: Verteilung und Ertrag
KWA vs. GWA<br />
• 7 x höher<br />
• 12 fache<br />
Flügelgröße<br />
• 300 x stärker<br />
• 1000 x mehr<br />
Ertrag
Kleinwindkraftanlagen<br />
<strong>Markt</strong>übersicht –<br />
Spielen mit dem Wind
Kleinwindkraftanlagen
Kleinwindkraftanlagen
Kleinwindkraftanlagen
Kleinwindkraftanlagen
Rotortypen im Vergleich
Kleinwindkraftanlagen<br />
• Kernbereich der KWA liegt zwischen 10 und 30 kW<br />
• Stehen an exponierten Standorten (nicht an Gebäuden)<br />
• Spezielle Masten (etwa 15 bis 30 m hoch)<br />
• Anlagen sind Netzgekoppelt<br />
• Eine Anlage liefert mehr Strom als ein Haushalt in einem<br />
Jahr benötigt
Potenzial von KWA<br />
• Deutscher Kleinwindkraftverband:<br />
– 20 000 KWA und bis zu 700 000 MWA bis 2020<br />
– 10 bis 15 % des deutschen Strombedarfs bis 2040<br />
• Potenzial in Österreich<br />
– 1 % = 700 GWh = 35 000 Stück KWA á 20 kW<br />
– Installierte Kleinwindkraftleistung von 700 MW<br />
– 15 Anlagen á 20 kW je Gemeinde
<strong>Probleme</strong> in der KWA-Praxis<br />
• Wenig Erfahrungswerte & Referenzanlagen<br />
• Unprofessionelle Windmessung<br />
• Falsche Generatorleistungskurven<br />
• Falsche Wirtschaftlichkeitsrechnungen<br />
• Zu große Erwartungen in zu kleine Anlagen<br />
• Keine separate Ökostromförderung<br />
• Komplizierte und undifferenzierte<br />
Gesetzgebung
Windmessung
Windmessung
Windmessung
Generatorleistungskurve
Wirtschaftlichkeit
Bilder
Bilder
Kleinwindkraftanlagen<br />
• Nachteile<br />
- weniger Wind<br />
- mehr Turbulenzen<br />
- große Windscherung<br />
- geringer spezifischer<br />
Energieertrag<br />
- höhere Kosten je kWh<br />
- relativ wenig Erfahrung,<br />
kaum Referenzanlagen<br />
- Professionelle<br />
Windanalyse meist zu<br />
teuer<br />
• Vorteile<br />
+ weniger Einfluss auf<br />
Umwelt<br />
+ für Privatpersonen<br />
erschwinglich<br />
+ wenn Netzausbau zu<br />
schwach ist, oder die<br />
Raumordnung GWA nicht<br />
zulässt<br />
+ Viele potenzielle Kunden<br />
und Anwendungsgebiete
Zusammenfassung<br />
• Allgemein<br />
– Häufig Mangel an Erfahrung<br />
– Zu große Erwartungen in zu kleine Anlagen<br />
– Professionelle Windmessung viel zu teuer<br />
– Messfehler von 3 % können 10 % Ertragsabweichung<br />
bedeuten<br />
– Windjahre sehr unterschiedlich (+/- 20 %)<br />
– Wirtschaftlichkeit schwer zu erreichen
Vielen Dank
Kleinwindkraftanlagen
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