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Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 1 Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer.

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Präsentation zum Thema: "Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 1 Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer."—  Präsentation transkript:

1 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 1 Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf SebastianKröll

2 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 2 Aufgaben der Bachelor Thesis Übersicht über verschiedene Windenergieanlagen Grundlagen der Windenergienutzung Auswertung der Messwerte am Standort der FH Düsseldorf CFD Simulation der Strömungen auf dem Gelände der FH Düsseldorf

3 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 3 Übersicht über verschiedene Windkraftanlagen Horizontalläufer Vertikalläufer Mantelturbine Kitepower

4 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 4 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Horizontalläufer

5 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 5 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Vertikalläufer

6 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 6 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Mantelturbine

7 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 7 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Kitepower

8 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 8 Windenergienutzung Aufbau der Atmosphäre Bodengrenzschicht (Prandtlschicht, Erkmanschicht) und Höhenströmung

9 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 9 Windenergienutzung Aufbau der Atmosphäre Prandtlschicht, Erkmanschicht und Höhenströmung

10 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 10 Windenergienutzung Im Wind enthaltene Leistung Schubkräfte Wofür wichtig? Mastauslegung =Betz Formel mit 16/27

11 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 11 Auswertung der Messwerte Windgeschwindigkeitsverlauf über einen Tag und höchste Geschwindigkeiten Häufigkeitsverteilung Windrichtung Jahresgang

12 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 12 Windgeschwindigkeitsverlauf an einem Tag Geschwindigkeitsunterschiede am Tag und Nacht In der Regel: Nacht kleinere Windgeschw. (vielleicht wg. Thermik)

13 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 13 Häufigkeitsverteilung Häufigkeitsverteilung gibt die Anzahl der einzelnen Geschwindigkeiten wieder (5 Minutenmittelwerte, ca Werte, für das Jahr 2010/11) mittlere Jahresgeschwindigkeit von 2,3 m/s

14 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 14 Windrichtung Windrichtung wird in 8 Klassen unterteilt jede Klasse entspricht einem Bereich von 45° die Hauptwindrichtung beträgt Südwest Nord West

15 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 15 Jahresgang Jahresgang gibt den Geschwindigkeitsverlauf über ein Jahr an (Monatsmittelung) Ausreißer – Fehler Messtechnik

16 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 16 CFD Simulation Geometrie Netzgenerierung Setup Erstellung der Randbedingungen Ergebnis Problematik

17 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 17 CFD Simulation Geometrie Erstellung des Geländes über CAD Programm Grundkörper Oktagon wegen der 8 Windrichtungen Änderung an der Geometrie Wie wurden Gebäude vermessen? Stativ Lasergerät

18 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 18 CFD Simulation Netzgenerierung Automatische Netzgenerierung (unstrukturierte Tetraeder) Einfügen von Prismenschichten (Netzverfeinerung am Boden und Gebäudewänden) Kleinstes Y+ bedeutet wandnächste Schicht bei …

19 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 19 CFD Simulation Setup Festlegung der Ein- und Austritte Definition der Randbedingungen Eintrittswindgeschwindigkeit Turbulenzmodell Reibung an Wänden keine Reibung am Himmel (welche Höhe?)

20 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 20 CFD Simulation Erstellung der Randbedingungen Ausbildung der Bodengrenzschicht im Anlauf Ermittlung der Eintrittswind- geschwindigkeit (mittlere Eintrittsgeschw. ?)

21 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 21 CFD Simulation Ergebnis Darstellung des Strömungsverlaufes im Simulationsgebiet und der Windverhältnisse an einzelnen Punkten Wo liegt der Messort? Sekundärströmungsgebiete/Nachläufe der umströmten Gebäude

22 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 22 CFD Simulation Problematik Ergebnisse sind mit Vorsicht zu betrachten Gelände und Gebäude stark vereinfacht Simulationen sind stationär – Realität ist instationär Umgebung außerhalb des Simulationsgebietes wird nicht berücksichtigt

23 Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Bachelorthesis S.Kröll 23 Fazit Vorgehen hinsichtlich CFD wird als sinnvoll bewertet empirisches Datenmaterial, das als Grundlage diente, erlaubt keine Bewertung hinsichtlich Wirtschaftlichkeit bester Platz ist auf dem L-Takt – warum? c in m/s ZAHL in welcher Höhe ZAHL vorliegende Studie lässt sich zu Anschauungszwecken nutzen (CFD und mögliche Versuchsanlage)


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