SebastianKröll Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf
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
Übersicht über verschiedene Windkraftanlagen Horizontalläufer Vertikalläufer Mantelturbine Kitepower
Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Horizontalläufer
Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Vertikalläufer
Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Mantelturbine
Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen Kitepower
Windenergienutzung Aufbau der Atmosphäre Bodengrenzschicht (Prandtlschicht, Erkmanschicht) und Höhenströmung
Windenergienutzung Aufbau der Atmosphäre Prandtlschicht, Erkmanschicht und Höhenströmung
Im Wind enthaltene Leistung Windenergienutzung Im Wind enthaltene Leistung Schubkräfte =Betz Formel mit 16/27 Wofür wichtig? Mastauslegung
Auswertung der Messwerte Windgeschwindigkeitsverlauf über einen Tag und höchste Geschwindigkeiten Häufigkeitsverteilung Windrichtung Jahresgang
Windgeschwindigkeitsverlauf an einem Tag Geschwindigkeitsunterschiede am Tag und Nacht In der Regel: Nacht kleinere Windgeschw. (vielleicht wg. Thermik)
Häufigkeitsverteilung Häufigkeitsverteilung gibt die Anzahl der einzelnen Geschwindigkeiten wieder (5 Minutenmittelwerte, ca.50000 Werte, für das Jahr 2010/11) mittlere Jahresgeschwindigkeit von 2,3 m/s
Windrichtung Windrichtung wird in 8 Klassen unterteilt Nord Windrichtung wird in 8 Klassen unterteilt jede Klasse entspricht einem Bereich von 45° die Hauptwindrichtung beträgt Südwest West
Jahresgang Jahresgang gibt den Geschwindigkeitsverlauf über ein Jahr an (Monatsmittelung) Ausreißer – Fehler Messtechnik
CFD Simulation Geometrie Netzgenerierung Setup Erstellung der Randbedingungen Ergebnis Problematik
CFD Simulation Geometrie Wie wurden Gebäude vermessen? Stativ Lasergerät Erstellung des Geländes über CAD Programm Grundkörper Oktagon wegen der 8 Windrichtungen Änderung an der Geometrie
CFD Simulation Netzgenerierung Automatische Netzgenerierung (unstrukturierte Tetraeder) Einfügen von Prismenschichten (Netzverfeinerung am Boden und Gebäudewänden) Kleinstes Y+ bedeutet wandnächste Schicht bei …
CFD Simulation Setup Festlegung der Ein- und Austritte Definition der Randbedingungen Eintrittswindgeschwindigkeit Turbulenzmodell Reibung an Wänden keine Reibung am Himmel (welche Höhe?)
CFD Simulation Erstellung der Randbedingungen Ausbildung der Bodengrenzschicht im Anlauf Ermittlung der Eintrittswind- geschwindigkeit (mittlere Eintrittsgeschw. ?)
CFD Simulation Ergebnis Wo liegt der Messort? Darstellung des Strömungsverlaufes im Simulationsgebiet und der Windverhältnisse an einzelnen Punkten Sekundärströmungsgebiete/Nachläufe der umströmten Gebäude
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
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)