Warum sind hohe Windkraftanlagen effizienter?
Trotz verschiedener Bauweisen funktionieren alle Windkraftanlagen nach dem gleichen Prinzip: Wird der Rotor der Anlage durch den Wind bewegt, wird die kinetische Energie des Windes in mechanische Energie gewandelt. Der Rotor und der Stromgenerator befinden sich dabei innerhalb der Gondel, die beweglich am Turm befestigt ist, dass sich diese stets in Richtung des Windes dreht und die Rotorblätter durch den Wind angetrieben werden können. Der Turm, das tragende Element einer Windkraftanlage, sorgt für die notwendige Höhe, da hier der Wind zum einen gleichmäßiger weht und große Rotorblätter mehr Wind “ernten” und auf diese Weise die Effizienz einer Windkraftanlage beeinflussen. Weiterhin leitet der Turm die statischen und dynamischen Belastungen, die durch die Bewegungen der Rotorblätter und der Windrichtungsnachführung entstehen, ins Fundament ab.
Welche Komponenten beeinflussen die Effizienz einer Windkraftanlage?
Die Rotorblätter sind eine der wichtigsten Komponenten einer Windkraftanlage, da diese durch ihre Form und Position dazu beitragen, dass eine möglichst große mechanische Energie aus dem Wind gewonnen wird, die den Rotor in Bewegung versetzt. Mit HIlfe eine Welle und eines Getriebes wird diese in eine Rotation umgewandelt. Dabei dient das Getriebe dazu, die Geschwindigkeit von der langsam laufenden Hauptwelle auf die schnell laufende Welle zu erhöhen. Die schnell laufende Welle treibt dann einen Generator an. Der Generator wandelt die rotierende Bewegung in elektrische Energie um, die dann in das Stromnetz eingespeist wird. Es gibt verschiedene Arten von Generatoren, die in Windkraftanlagen eingesetzt werden können, wie zum Beispiel Synchron- oder Asynchrongeneratoren. Diese arbeiten mit unterschiedlichen Drehzahlen und Leistungen und werden je nach den Anforderungen der Anlage und der verfügbaren Windenergie ausgewählt.
Welche Komponenten passen die Windgeschwindigkeit an die optimale Energiegewinnung der Windenergieanlage an?
Moderne Windkraftanlagen sind in der Regel mit Steuerungssystemen und Sensoren ausgestattet, die die einerseits den Wind messen und die Leistung der Anlage entsprechend anpassen. Andererseits optimieren diese Rotorgeschwindigkeit und -position, um eine maximale Energieeffizienz zu erreichen. Das so genannte Pitch System verstellt automatisch die Rotorblätter, um die Leistung der Anlage bei wechselnden Windgeschwindigkeiten zu regeln und um sie an unterschiedliche Wetterbedingungen anzupassen. Bei extremen Wetterbedingungen, wie beispielsweise bei Orkanböen, lassen sich die Rotorblätter über die Rotorbremse stoppen, die Anlage wird dann ganz abgestellt.
So entsteht gelingt im Zusammenspiel von Konstruktion, Komponenten und Umweltbedingungen eine effiziente Wind-Ausbeute. Messlösungen von imc mit entsprechender Hard- und Software für die Datenerfassung und -auswertung helfen dabei, Windkraftanlagen dahingehend zu testen und zu optimieren und deren Sicherheit und Umweltverträglichkeit nach Norm zu bestätigen.
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