Die vorliegende Bachelorthesis befasst sich mit Windkraftanlagen, auch Windenergieanlagen genannt, die in der Gegenwart global die wichtigste und effektivste Art sind, die Kraft des Windes nutzbar zu machen. Auch in Deutschland sind Windkraftanlagen seit mehreren Jahrzehnten fester Bestandteil der Energieversorgung. 31.109 Windkraftanlagen generierten im vergangenen Jahr 2020 eine Leistung von 62.708 MW und waren somit verantwortlich für 27% des in Deutschland produzierten Stroms. Bis zum Jahre 2030 wurde von Seiten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) als Ziel gesetzt, den Anlagenbestand in Deutschland auf 91.000 MW zu erhöhen. Die heutige Leistung der Windkraftanlagen hat sich nicht nur mit der Zunahme der Leistung der einzelnen Windkraftanlagen entwickelt, sondern auch mit der Erhöhung der Anzahl an Windkraftanlagen, die sich in den letzten zwei Jahrzehnten verdreifacht hat. Aus ingenieurtechnischer Sicht ist die statische wie auch die dynamische Auslegung der Windkraftanlagen zu gewährleisten. Diese Arbeit bezieht sich ausschließlich auf die statische Auslegung von Windkraftanlagen.
Die Zielsetzung dieser Abschlussarbeit ist es, die statische Auslegung von Windkraftanlagen zu berechnen und in drei Stufen verständlich darzustellen. Die erste Stufe bildet die Grundlage und soll für Abiturienten begreiflich gemacht werden. In der zweiten Stufe soll den Studierenden aus den Fachbereichen Ingenieurswesen die weiterführenden Berechnungen nachvollziehbar gemacht werden. Die dritte und letzte Stufe beinhaltet die in der Praxis angewandte Ermittlung nach Norm und soll dementsprechend für Ingenieure eindeutig sein. Die Trennung in diesen drei Stufen erfolgt, weil diese das Basic (Abiturient), die Theorie (Student) und die angehende Praxis (Ingenieur) widerspiegelt.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Ziel der Arbeit
- Aufbau der Arbeit
- Theoretischer Teil
- Geschichte der Windkraftanlagen
- Windkraftanlage
- Funktionen und Aufbau einer Windkraftanlage
- Fundament
- Turm
- Gondel
- Rotorblatt
- Bauformen von Windkraftanlagen
- Erklärung der statischen Auslegung einer Windkraftanlage in drei Komplexitätsstufen
- Zielgruppe „Abiturienten“
- Bestandteile und Energieertrag der Windkraftanlage
- Kräfteberechnung
- Zielgruppe „Studierende“
- Berechnung der Leistung einer Windkraftanlage
- Mechanische Beanspruchung auf den Rotor
- Mechanische Beanspruchung des Turmes
- Zielgruppe „Ingenieure“
- Mechanische Beanspruchung des Turmes nach Norm
- Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit hat zum Ziel, die statische Auslegung einer Windkraftanlage anhand von drei unterschiedlichen Komplexitätsstufen für verschiedene Zielgruppen verständlich zu erklären. Dabei werden die grundlegenden Prinzipien der Windkraftnutzung, der Aufbau und die Funktionsweise einer Windkraftanlage sowie die relevanten Belastungen und Kräfte erläutert.
- Grundlagen der Windkraftnutzung und Funktionsweise von Windkraftanlagen
- Statische Auslegung einer Windkraftanlage unter Berücksichtigung verschiedener Belastungen
- Anwendung von unterschiedlichen Komplexitätsstufen für verschiedene Zielgruppen
- Vermittlung von Wissen über die Konstruktion und den Betrieb von Windkraftanlagen
- Steigerung des Verständnisses für die Bedeutung der Windenergie im Kontext der Energiewende
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel bietet eine Einleitung und erläutert Zielsetzung sowie den Aufbau der Arbeit. Der zweite Kapitel beschäftigt sich mit dem theoretischen Hintergrund der Windkraftanlagen, einschließlich ihrer Geschichte, ihrer Funktionsweise und verschiedenen Bauformen. Der dritte Kapitel widmet sich der statischen Auslegung einer Windkraftanlage in drei verschiedenen Komplexitätsstufen, zugeschnitten auf die Bedürfnisse von Abiturienten, Studierenden und Ingenieuren. Dieser Teil behandelt wichtige Themen wie die Berechnung der Leistung einer Windkraftanlage, die mechanische Beanspruchung auf den Rotor und den Turm, sowie die Berücksichtigung von Normen und Richtlinien.
Schlüsselwörter
Windkraftanlage, Statische Auslegung, Komplexitätsstufen, Zielgruppen, Energieertrag, Kräfteberechnung, Mechanische Beanspruchung, Rotor, Turm, Norm, Richtlinien, Windenergie, Energiewende.
- Arbeit zitieren
- Mehmet Demir (Autor:in), 2021, Statische Auslegung von Windkraftanlagen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Komplexitätsstufen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1159716
