SebastianKröll Kleinwindanlagen

Präsentation zum Thema: "SebastianKröll Kleinwindanlagen"—  Präsentation transkript:

1 SebastianKröll Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf

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 Übersicht über verschiedene Windkraftanlagen
Horizontalläufer Vertikalläufer Mantelturbine Kitepower

4 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen
Horizontalläufer

5 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen
Vertikalläufer

6 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen
Mantelturbine

7 Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen
Kitepower

8 Windenergienutzung Aufbau der Atmosphäre
Bodengrenzschicht (Prandtlschicht, Erkmanschicht) und Höhenströmung

9 Windenergienutzung Aufbau der Atmosphäre
Prandtlschicht, Erkmanschicht und Höhenströmung

10 Im Wind enthaltene Leistung
Windenergienutzung Im Wind enthaltene Leistung Schubkräfte =Betz Formel mit 16/27 Wofür wichtig? Mastauslegung

11 Auswertung der Messwerte
Windgeschwindigkeitsverlauf über einen Tag und höchste Geschwindigkeiten Häufigkeitsverteilung Windrichtung Jahresgang

12 Windgeschwindigkeitsverlauf an einem Tag
Geschwindigkeitsunterschiede am Tag und Nacht In der Regel: Nacht kleinere Windgeschw. (vielleicht wg. Thermik)

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 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

15 Jahresgang Jahresgang gibt den Geschwindigkeitsverlauf über ein Jahr an (Monatsmittelung) Ausreißer – Fehler Messtechnik

16 CFD Simulation Geometrie Netzgenerierung Setup Erstellung der Randbedingungen Ergebnis Problematik

17 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

18 CFD Simulation Netzgenerierung
Automatische Netzgenerierung (unstrukturierte Tetraeder) Einfügen von Prismenschichten (Netzverfeinerung am Boden und Gebäudewänden) Kleinstes Y+ bedeutet wandnächste Schicht bei …

19 CFD Simulation Setup Festlegung der Ein- und Austritte
Definition der Randbedingungen Eintrittswindgeschwindigkeit Turbulenzmodell Reibung an Wänden keine Reibung am Himmel (welche Höhe?)

20 CFD Simulation Erstellung der Randbedingungen
Ausbildung der Bodengrenzschicht im Anlauf Ermittlung der Eintrittswind- geschwindigkeit (mittlere Eintrittsgeschw. ?)

21 CFD Simulation Ergebnis
Wo liegt der Messort? Darstellung des Strömungsverlaufes im Simulationsgebiet und der Windverhältnisse an einzelnen Punkten Sekundärströmungsgebiete/Nachläufe der umströmten Gebäude

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 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)