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2022 | Buch

Windkraftanlagen

Systemauslegung, Netzintegration und Regelung

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Über dieses Buch

Das Buch beantwortet die Frage, wie Windkraftanlagen durch Regelung und Führung von Turbinen und Generatoren den Eigenschaften konventioneller Kraftwerke näher gebracht werden und zukünftig gestellte Aufgaben erfüllen können. Eine Netzintegration der Anlagen, ihr Einsatz in Smart Grids bzw. als Teil Virtueller Kraftwerke und die Einbindung von Wasserstoff-Turbinen werden in Zukunft eine größere Rolle spielen. Betriebsergebnisse und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen runden den Inhalt ab.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Windenergieanlagen
Zusammenfassung
Steigende Umweltbelastungen und zunehmend zu beobachtende Klimaveränderungen, die in hohem Maße durch energetische Prozesse hervorgerufen werden, erfordern eine Reduzierung der immer noch größer werdenden umweltschädigenden Emissionen. Bei der Elektrizitätserzeugung lassen sich insbesondere durch die Nutzung erneuerbarer Energien nennenswerte Entlastungen erreichen.
Siegfried Heier
Kapitel 2. System zur Windenergiewandlung
Zusammenfassung
Eine Windkraftanlage kann nach Abb. 1.31 durch ihre Rotorblätter der bewegten Luft einen Teil der Strömungsenergie entziehen, in Rotationsenergie umwandeln, über den mechanischen Triebstrang (Wellen, Kupplungen und Getriebe) entsprechend Abb. 1.2 bzw. nach Abb. 1.3 direkt dem Läufer des Generators zuführen und durch mechanisch-elektrische Konversion auf den Stator übertragen. Die dem Generator entnommene elektrische Energie lässt sich über Schalt- und Schutzeinrichtungen sowie über Leitungen und eventuell erforderliche Transformatoren dem Netz bzw. den Verbrauchern oder einem Speicher zuführen. Bei der weiterführenden Behandlung der relevanten Systemkomponenten muss der Antriebsmomentbildung bzw. dem Leistungsverhalten, dem darauf ausgerichteten Aufbau und den Eingriffen zur Leistungsbegrenzung am Windrad sowie Rückwirkungen von der Übertragungskette auf die Turbine besondere Bedeutung beigemessen werden.
Siegfried Heier
Kapitel 3. Mechanisch-elektrische Energiewandlung durch Generatoren
Zusammenfassung
Für Untersuchungen zur Wirkungsweise und zum Verhalten von Windenergieanlagen kommt dem Generator als widerstandsmomentbildendem Teil entsprechend seiner Lage und Verknüpfungen (s. Abb. 1.31) zentrale Bedeutung zu.
Siegfried Heier
Kapitel 4. Elektrische Energieübergabe an Versorgungsnetze
Zusammenfassung
Im Hinblick auf die Energieübergabe an elektrische Versorgungsnetze sind Unterschiede zu beachten zwischen.
Siegfried Heier
Kapitel 5. Regelung und Führung von Windkraftanlagen
Zusammenfassung
Thermische Kraftwerke erlauben stets Eingriffe in die Turbinenantriebsleistung. Bei ihnen muss unterschieden werden zwischen Reaktionen auf langfristig notwendige Veränderungen durch die Energiezufuhr und kurzzeitigen Leistungsangleichungen in begrenztem Maße über den Dampfkreislauf oder entsprechende Energietransportwege. Demgegenüber ermöglichen Dieselaggregate, Gasturbinen o. ä. Systeme über den Netzzustand und die Anlagenregelung (bzw. Statik) die Brennstoffzufuhr und somit die Energieeinspeisung lang- und kurzfristig an die sich ändernden Verbraucherverhältnisse im vorgegebenen Leistungsrahmen anzugleichen. Windturbinen sind hingegen der Luftströmung ausgesetzt. Diese unterliegt jedoch hauptsächlich witterungs- und standortbedingten Einwirkungen. Entsprechende Variationen des Primärenergieangebotes sind die Folge. Auf dieses Einfluss zu nehmen entfällt demnach bei Windenergieanlagen. Eine Veränderung der Leistung ist nur in Richtung geringeren Energieumsatzes möglich. Somit wird das Netz nicht nur durch Schwankungen auf der Energieabnehmerseite, sondern bei unkoordinierter Speisung aus Windkraftanlagen auch durch die Witterung bedingt in der Energiezufuhr beeinflusst.
Siegfried Heier
Kapitel 6. Nutzung der Windenergie
Zusammenfassung
Die Anwendung der Windenergie zur Elektrizitätsversorgung bringt eine Verbreiterung der Energiebasis und vermindert die Umweltbelastung.
Siegfried Heier
Backmatter
Metadaten
Titel
Windkraftanlagen
verfasst von
Siegfried Heier
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-36570-7
Print ISBN
978-3-658-36569-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-36570-7