Techno-ökonomische Bewertung von Klein - Energiestrategie ...

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Techno-ökonomische Bewertung von Klein- bzw. Kleinstanlagen vorwiegend für die Stromerzeugung radverstellung). In vielen Fällen beschränkt sich die Regelung auf eine mechanische Stilllegung der Turbine (z.B. durch das Einlaufschütz). Elektrische Ausrüstung Die mechanische Antriebskraft der Turbine wird durch den Generator in elektrische Energie umgewandelt. Die Drehzahl des Generators wird durch die benötigte Frequenz (in Europa 50 Hz) bestimmt. Grundsätzlich ist zwischen Synchrongeneratoren und Asynchrongeneratoren zu unterschieden. Synchrongeneratoren werden üblicherweise verwendet, wenn vom Netz unabhängig im Inselbetrieb gefahren wird. Die Besonderheit des Synchrongenerators liegt darin, dass er bei allen Lastzuständen stets mit der synchronen Drehzahl läuft. Der Synchrongenerator kann jedoch auch im Netzparallelbetrieb eingesetzt werden, wenn eine dafür vorgesehene Synchronisierungseinrichtung installiert wird. Asynchrongeneratoren werden üblicherweise im Netzparallelbetrieb verwendet, da der Asynchrongenerator seine Erregerfrequenz aus dem öffentlichen Netz beziehen muss. Im Inselbetrieb muss die Erregung des Asynchrongenerators mittels einer Kondensatorbatterie und spezieller Regler und Umrichter sichergestellt werden. Der Asynchrongenerator hat grundsätzlich einen einfacheren mechanischen Aufbau und ist dadurch weniger störungsanfällig und billiger als der Synchrongenerator. Tabelle 3-3: Grundsätzliche Unterschiede zwischen Synchron- und Asynchrongenerator (Quelle:[L 11]) Synchrongenerator Asynchrongenerator Läufererregung notwendig Ja Nein Eigenständiges Anlaufen aus dem Stillstand Nein Ja Spannungsregelung möglich Ja Nein Wirkleistungsregelung möglich Ja Ja Blindleistungsregelung möglich Ja Nein Einspeisung ins öffentliche Netz Ja Ja Inselbetrieb möglich Ja Nur in bestimmten Fällen Synchronisierung notwendig bei Netzverbindung Ja Nein Wirkungsgrad Höher Niedriger Investkosten/Betriebskosten Höher/ Höher Niedriger/ Niedriger Konstruktion Aufwendiger Einfacher Platzbedarf Größer Kleiner Der Wirkungsgrad von Generatoren liegt üblicherweise bei rund 95 %. Schließlich ist das Kleinstwasserkraftwerk noch mit grundlegenden Steuerungs- und Überwachungseinrichtungen auszustatten. Die Steuerung und Überwachung eines Kleinstwasserkraftwerks muss einen Überblick über den Zustand der wichtigsten Anlagenteile ermöglichen, damit nötige Schalthandlungen vorgenommen oder veranlasst werden können. Vorgänge, die zum Schutz der Anlage oder des Netzes dienen, müssen automatisch ablaufen können. Um diesen Voraussetzungen zu entsprechen, ist selbst für die kleinste Anlage folgende elektrische Grundausrüstung vorzusehen: 38
� Messeinrichtungen � Handsteuerungsmöglichkeiten � Ein Generatorschutz � Eine Entkupplungseinrichtung (bei Netzparallelbetrieb) 3.2 Produktübersicht Stand der Technik von Kleinstwasserkraftanlagen Grundsätzlich ist erst ab einer Leistungsgröße von 50 kW eine individuelle Anfertigung der Turbine sinnvoll. Für Leistungsgrößen unter 50 kW ist aus wirtschaftlichen Gründen die Wahl von fertigen Modulen (bestehend aus Turbine und Generator) zu empfehlen. Folgend werden derzeit am österreichischen Markt erhältliche Modulgruppen und innovative Systeme in einem Überblick dargestellt. Microanlagen PT (1–50 kW) Der Firma Globalhydroenergy bietet zwei Typen von kompakten Kleinstwasserkraftwerken unter der Bezeichnung Microanlagen PT an. Die Microanlage PT 06-H1 / 09-H1 ist ein kompaktes Wasserturbinenaggregat zum mobilen oder stationären Einsatz mit eindüsiger Pelton-Turbine, Synchrongenerator, Elektroschaltschrank und kann optional mit einem Turbinenregler ausgestattet werden. Diese Anlage ist für den Netzparallelbetrieb konzipiert und bedient einen Leistungsbereich von 1 bis 30 kW. Abbildung 3-4: Microanlage PT 06-H1 / 09-H1 (Quelle: Global Hydro Energy GmbH) Bei der Microanlage PT 06-V4 / 09-V4 handelt es sich ebenfalls um ein kompaktes Wasserturbinenaggregat für den mobilen oder stationären Einsatz. Der einzige Unterschied zur PT 06-H1 / 09-H1 ist die Einsatzmöglichkeit von ein- bis vierdüsigen Peltonturbinen. Dadurch kann die Anlage einen höheren Leistungsbereich (bis 50 kW) bedienen. Abbildung 3-5: Microanlage PT 06-V4 / 09-V4 (Quelle: Global Hydro Energy GmbH) 39
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