Windkraftanlagen

Die Energieversorgung wird langfristig nur unter Einbindung erneuerbarer Ressourcen öko logisch verträglich gesichert werden können. Bei der Nutzung regenerativer Energien ist neben der bereits etablierten Wasserkraft die Windtechnologie am weitesten vorangeschritten und dem wirtschaftlichen Durchbruch am nächsten. Ihr Einsatz wird sich - von wenigen Ausnahmen ab gesehen - auf Elektritzitätsversorgungen konzentrieren. Die Entwicklung von Windkraftanlagen führte - von Anlagen der 50kW-Klasse Anfang der achtziger Jahre ausgehend - knapp zwei Jahrzehnte später zu serienreifen Konvertern der Leis tungsgröße von 500 bis 2500 kW. Drei-bis Fünf-Megawatt-Anlagen werden momentan in den Markt eingeführt. Bei dieser Entwicklung wurden erfolgreiche Konzepte und Innovationen von kleinen und mittleren Anlagen auf größere Einheiten übertragen. Dies führte zu einer stark ver besserten Zuverlässigkeit. Die technische Verfügbarkeit erreicht heute Durchschnittswerte von ca. 98 %. Darüber hinaus konnte der wirtschaftliche Einsatz enorm gesteigert werden. Dadurch hat die Windenergie einen kaum für möglich gehaltenen Aufschwung genommen und die Beiträ ge der Wasserkraft bereits überschritten .. Die stürmische Entwicklung der Windenergienutzung hat in der Öffentlichkeit, Politik und Wissenschaft ein verstärktes Interesse geweckt und bereits seit Jahren eine breite Diskussion ausgelöst. Dabei hat die Verträglichkeit der Windkraftanlagen mit der Natur und Umwelt sowie dem Elektrizitätsnetz besondere Bedeutung erlangt. Um politische Vorgaben zur Umweltentlastung zu erreichen, muss ein langfristiger Ausbau der Windenergienutzung angestrebt werden. Da Strom aus Wind momentan die günstigste tech nische und wirtschaftliche Perspektive verspricht, ist dieserEnergie hohe Priorität beizumessen.

Wichtiges Standardwerk der Windkrafttechnik

Autorentext

Dr.-Ing. habil Siegfried Heier ist Leiter des Fachgebietes Windkrafttechnik an der Universität Kassel

Klappentext

Die Windenergie hat in Deutschland bei der Elektrizitätserzeugung den Beitrag der Wasserkraft bereits übertroffen. Mit dieser großtechnischen Anwendung erlangt die Verträglichkeit der Windkraftanlagen mit der Natur und Umwelt sowie mit dem Elektrizitätsnetz zunehmend an Bedeutung.
Das Buch beantwortet die Frage, wie Windkraftanlagen durch Regelung und Führung dem Verhalten konventioneller Kraftwerke näher gebracht werden können. Dabei werden die Turbine, der Generator, die Regelung sowie die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten maßgeblich betrachtet. Dazu kommt die Integration der Anlagen in die Elektrizitätsnetze sowie zahlreiche Betriebsergebnisse und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen.

Inhalt
1 Windenergieanlagen.- 1.1 Anlagenstrukturen.- 1.2 Rückblick in die Historie.- 1.3 Meilensteine der Entwicklung.- 1.4 Funktionsstrukturen von Windkraftanlagen.- 2 System zur Windenergiewandlung.- 2.1 Antriebsmoment und Leistung am Windrad.- 2.2 Turbinen.- 2.3 Eingriffe an der Windturbine zur Leistungsregelung.- 2.4 Mechanischer Triebstrang.- 2.5 Systemdaten von Windkraftanlagen.- 3 Mechanisch-elektrische Energiewandlung durch Generatoren.- 3.1 Randbedingungen und Anforderungen zum Generatoreinsatz.- 3.2 Energiewandlersysteme.- 3.3 Betriebsbereiche von Asynchron- und Synchrongeneratoren.- 3.4 Stationäre und dynamische Drehmomente.- 3.5 Nachbildung von Generatoren.- 3.6 Auslegungsaspekte.- 3.7 Maschinendaten.- 4 Elektrische Energieübergabe an Versorgungsnetze.- 4.1 Energieaufbereitung und Netzanbindung.- 4.2 Netzschutz.- 4.3 Netzeinwirkungen.- 4.4 Resonanzerscheinungen im Netzsystem bei Normalbetrieb.- 4.5 Abhilfemaßnahmen gegen Netzeinwirkungen.- 4.6 Netzregelung und Netzstützung.- 4.7 Netzanschlussregeln.- 5 Regelung und Führung von Windkraftanlagen.- 5.1 Systemanforderungen und Betriebsarten.- 5.2 Inselbetrieb von Windkraftanlagen.- 5.3 Netzbetrieb von Windkraftanlagen.- 5.4 Regelungskonzeptionen.- 5.5 Reglerauslegung.- 5.6 Betriebsführung.- 5.7 Überwachungs- und Sicherheitssysteme.- 6 Nutzung der Windenergie.- 6.1 Windverhältnisse und Energieerträge.- 6.2 Potentiale und Ausbau.- 6.3 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen.- 6.4 Rechtliche Aspekte und Errichtung von Windkraftanlagen.- Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen.- Stichwortverzeichnis.