WIND Entstehung Definition: Luftbewegung relativ zur Erdoberfläche, Wetter und Klimaelement. (Brockhaus, Naturwissenschaften und Technik, 1989) Erdanziehung- Schwerkraft Unterschiedliche Sonneneinstrahlung- Druckkraft Erdrotation-Corioliskraft Regionale Gegebenheiten - Reibungskraft Österreich

WIND Messung Windgeschwindigkeit  Beaufort (Segler)  Meter pro Sekunde (m/s) 3,6 km/h Schalenkreuzanometer

WIND Messung Leistungsdichte Wind: P theor =A*½*ρ*v*v*v [kW/m²] P theor.: Theorethische Windleistung (kW/m² ) ρ (rho): Luftdichte (in Kilogramm pro Kubikmeter) kW: KiloWatt = Watt v : momentane Geschwindigkeit (in Meter pro Sekunde), enthaltene Energie steigt mit dritter Potenz der Windgeschwindigkeit. A: Fläche, die vollständig vom Wind angeströmt wird (in Quadratmeter); bei Windenergiekonvertern die vom drehenden Rotor überstrichene Fläche Windrichtung  Himmelsrichtungen  Hauptwindrichtungen

WIND Situation Vorarlberg

STROM Berechnung Elektrische Spannung Kilovolt1 kV1000 Volt Millivolt1 mV0,001 Volt Elektrische Stromstärke Kiloampere1kA1000 A10³A Ampere1A 10 0 A Milliampere1 mA0,001A10 -3 A Mikroampere1 µA0, A10 -6 A Elektrische Leistung Kilowattstunden1 kWh1000 Wh Megawattstunde1000 W * 3600 s = 3,6 MWs 3,6 E 6 Ws Definition: Elektrische Stromstärke (I) ist die Übertragung elektrischer Energie. Gezielte und gerichtete Bewegung freier Ladungsträger (Elektronen) unterschiedlicher Ladung. (Elektronik-Kompendium.de, 2011) MaßeinheitenFormel zur Berechnung

STROM Erzeugung Erneuerbare Energiequellen  Wind,  Wasser  Biomasse  Sonne Vorteile gegenüber fossilen Energiequellen  Regional  Wertschöpfung in Region  Bürgerbeteiligung Erzeugungsart bei Windkraftanlagen (WKA) Dynamoelektrische Prinzip GleichstromWechselrichterWechselstrom Generator Werner von Siemens Fahrraddynamo

StromerzeugungStromverwendung Monatliche Stromerzeugung und Verbrauch (GWh) im Jahr 2009 ENERGIE Situation Vorarlberg

WINDKRAFTANLAGEN Historische Entwicklung

WINDKRAFTANLAGEN Wirkungsgrad Wirkungsgrad von Rotoren: Schnelllaufzahl ʎ (Lambda) = Geschwindigkeit der Rotorblattspitzen [m/s] Geschwindigkeit des Windes [m/s]

WINDKRAFTANLAGEN Bauformen Horizontale AchseVertikale Achse

WINDKRAFTANLAGEN Technik Rotorblatt Turmkopf Windrichtungsnachführung Rotorblattverstellung, Pitch Fundament Transformator/Netzeinspeisung

WINDKRAFTANLAGEN Fundament Kräfte  Schubkraft des Rotors  Standkräfte Eigenschaften  Flachgründig  Unter Erdoberfläche  weichen Böden: Pfähle

WINDKRAFTANLAGEN Netzeinspeisung Maschineneigener Externer Transformator  Generatorausgangsspannung auf 20 kVolt hochgespannt Konventionelle Trafo  ölgekühlt Neue Trafo  trockengekühlt

WINDKRAFTANLAGEN Turm Gitterbauart  günstig, einfach, Gefahr der Unzugänglichkeit wegen Vereisung, Sabotage gefährdet, unauffällig im Landschaftsbild Betonbauart  frühe Form der Turmbauten, Variante für Türme über 100 Meter, bleiben bei hohen Nabenhöhen in unterkritischem Schwingungsbereich, gewinnt an Bedeutung Stahlrohrbauart  weitest verbreitet, kurze Montagezeiten, günstige Bauform, Segmente vor Ort zusammengeschweißt, relativ biegeweich

WINDKRAFTANLAGEN Turm.Stahl Höhe  Turmhöhe entscheidend für Wirtschaftlichkeit  Binnenland nimmt Windgeschwindigkeit mit Höhe zu.  Off-Shore nimmt Windgeschwindigkeit mit Höhe ab.  Turm 20% der gesamten Baukosten Steifigkeit  erste Biege- und Torsionseigenfrequenz  Transportierbarkeit  Konventionelles Bauteil, erfordert Systemverständnis  Ästhetischer Gesichtspunkt  Aktuelle Türme – weiche Auslegung  Turmgeometrie, untersch. Wandstärken

WINDKRAFTANLAGEN Turm.Stahl Einbauten Steigleiter Leistungskabel Flansch Plattform Notschalter im Brandfall Verbindung mit hochfesten Schrauben

WINDKRAFTANLAGEN Maschinenhaus.Triebstrang

WINDKRAFTANLAGEN Rotorblätter Ursprung: Flugzeugtragflächen  Aluminiumkonstruktion  Stahlbauweisen  Holzbauweise  Faserverbundtechnologie  Rotordurchmesser 40 – 127 m  Bitzschutz  Mögliche Eisbildung

WINDKRAFTANLAGEN Rotorblätter li.ob.Holzbauweise li.un. Stahlbauweise mitte: Aluminiumkonstruktion Rechts:Faserverbundtechnologie

WINDKRAFTANLAGEN Umwelt Flora und Fauna

WINDKRAFTANLAGEN Umwelt Quellen  Luftströmung um Rotorblätter  Laufgeräusche von Maschinen in Rotorgondel AnlagengrößeNennleistung Rotor Durchmesser Wahrnehmungs grenze klein20 bis 50 kW10 bis 15bis 100 m mittel100 bis 300 kW20 bis 30bis 200 m groß0,7 bis 3 MW40 bis100bis 2000 m

WINDKRAFTANLAGEN Klimabeeinflussung CO 2 Bilanz von WKA über die gesamte Lebensdauer  (Aufbau, Betrieb, Abbau) WKA entnimmt Wind Energie  Nach heutigem Kenntnisstand keine negative Beeinflussung des Umgebungsklimas. (Eckert M., renergie Allgäu e.V. 2007) CO 2 -Äquivaltente in g/kWhel Quelle: Lindner, 2007

WINDKRAFTANLAGEN Landschaftsbild Subjektiver Eindruck Umgebende Landschaft

WINDKRAFTANLAGEN Wirtschaftlichkeit Kosten  800 bis Euro pro kW  2,5 MW: von 2 bis 2,5 Millionen Euro  Anlagekosten kosten 70 bis 80%  Investitionsnebenkosten Netzanbindung Fundament  Betriebskosten 1,5 bis 2% der Anlagenkosten Erlöse  vom Netzbetreiber zu zahlenden Einspeisevergütung 9,7 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh) ( )  Erlöse abhängig von Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe  Erträge in der dritten Potenz von Windgeschwindigkeit abhängig WINDMÜLLER Kleinst anlage Einspeisetarif9,7 Cent pro kWh Leistung5kW äquivalente Vollleiststunden pro Jahr4.000h guter Standort über 9m/s jährlicher Ertrag20.000kWhKilowattstunden Gewinn in Euro1.940€pro Jahr Kauf der Anlage30.000€ Stromkabel, Arbeitspreis2.000€abklären Gesamtpreis32.000€ Dauer der Abzahlung16Jahre Amortisation konservativ

WINDKRAFTANLAGEN Situation Österreich

WINDKRAFTANLAGEN Situation Alpenhauptkamm

Danke für die Aufmerksamkeit