WIND Entstehung Definition: Luftbewegung relativ zur Erdoberfläche, Wetter und Klimaelement. (Brockhaus, Naturwissenschaften und Technik, 1989) Erdanziehung-

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2 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

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

4 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 = 1.000 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

5 WIND Situation Vorarlberg

6 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 µA0,000 001 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

7 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

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

9 WINDKRAFTANLAGEN Historische Entwicklung

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

11 WINDKRAFTANLAGEN Bauformen Horizontale AchseVertikale Achse

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

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

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

15 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

16 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

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

18 WINDKRAFTANLAGEN Maschinenhaus.Triebstrang

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

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

21 WINDKRAFTANLAGEN Umwelt Flora und Fauna

22 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

23 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

24 WINDKRAFTANLAGEN Landschaftsbild Subjektiver Eindruck Umgebende Landschaft

25 WINDKRAFTANLAGEN Wirtschaftlichkeit Kosten  800 bis 1.000 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) (2.2.2010)  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

26 WINDKRAFTANLAGEN Situation Österreich

27 WINDKRAFTANLAGEN Situation Alpenhauptkamm

28 Danke für die Aufmerksamkeit