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
Diese Arbeit zielt darauf ab, die statische Auslegung von Windkraftanlagen auf verschiedenen Komplexitätsebenen zu erklären und zu veranschaulichen. Die Erklärung richtet sich an drei Zielgruppen: Abiturienten, Studierende und Ingenieure. Der Text bietet eine Einführung in die Geschichte und den Aufbau von Windkraftanlagen, bevor er sich mit der Berechnung der mechanischen Beanspruchung verschiedener Komponenten befasst.
- Geschichte und Entwicklung der Windkraftanlagen
- Aufbau und Funktionsweise von Windkraftanlagen
- Berechnung der mechanischen Beanspruchung von Komponenten
- Anpassung der Erklärung an verschiedene Kompetenzstufen
- Anwendung von Normen in der Ingenieurpraxis
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Arbeit ein und beschreibt das Ziel, die statische Auslegung von Windkraftanlagen für verschiedene Zielgruppen verständlich zu machen. Es skizziert den Aufbau der Arbeit und die verschiedenen Kapitel, die sich mit der Geschichte der Windkraft, dem Aufbau der Anlagen und den Berechnungsmethoden befassen. Die Einleitung dient als Orientierungshilfe und bietet einen Überblick über den gesamten Inhalt der Arbeit.
Theoretischer Teil: Dieser Teil liefert das notwendige Grundlagenwissen über Windkraftanlagen. Die Kapitel befassen sich mit der historischen Entwicklung, dem generellen Aufbau und den Funktionen der verschiedenen Komponenten wie Fundament, Turm, Gondel und Rotorblatt. Es werden verschiedene Bauformen vorgestellt, und dieser Teil legt die Basis für das Verständnis der darauf folgenden Berechnungsabschnitte. Die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Komponenten und deren Funktion innerhalb des Gesamtsystems werden ausführlich erläutert. Die beschriebenen Grundlagen werden in den folgenden Kapiteln angewendet und vertieft.
Erklärung der statischen Auslegung einer Windkraftanlage in drei Komplexitätsstufen: Dieses Kapitel bildet den Kern der Arbeit und erklärt die statische Auslegung einer Windkraftanlage auf drei verschiedenen Niveaus: für Abiturienten, Studierende und Ingenieure. Für jede Zielgruppe wird die Komplexität der Erklärung angepasst, wobei die grundlegenden Prinzipien beibehalten werden. Es werden vereinfachte Modelle für Abiturienten und detailliertere Berechnungen mit Berücksichtigung von Normen für Ingenieure vorgestellt. Der Fokus liegt auf der klaren Darstellung der Kräfte und deren Auswirkungen auf die Konstruktion. Die unterschiedlichen Herangehensweisen verdeutlichen den Lernprozess und die steigende Komplexität mit der Erfahrung und dem Fachwissen.
Schlüsselwörter
Windkraftanlage, statische Auslegung, mechanische Beanspruchung, Kräfteberechnung, Komplexitätsstufen, Fundament, Turm, Gondel, Rotorblatt, Abiturienten, Studierende, Ingenieure, Normen, DIN EN 1991-1-4.
Häufig gestellte Fragen zu "Statische Auslegung von Windkraftanlagen"
Was ist der Inhalt dieser Arbeit?
Diese Arbeit erklärt die statische Auslegung von Windkraftanlagen auf verschiedenen Komplexitätsebenen, zugeschnitten auf Abiturienten, Studierende und Ingenieure. Sie umfasst eine Einleitung, einen theoretischen Teil, eine detaillierte Erklärung der statischen Auslegung in drei Komplexitätsstufen und ein Fazit. Die Arbeit behandelt die Geschichte der Windkraftanlagen, deren Aufbau und Funktionsweise sowie die Berechnung der mechanischen Beanspruchung verschiedener Komponenten.
Welche Zielgruppen werden angesprochen?
Die Arbeit richtet sich an drei Zielgruppen: Abiturienten, Studierende und Ingenieure. Der Inhalt und die Komplexität der Erklärungen werden an die jeweilige Fachkenntnis angepasst.
Was wird im theoretischen Teil behandelt?
Der theoretische Teil bietet Grundlagenwissen über Windkraftanlagen, einschließlich ihrer Geschichte, ihres Aufbaus und der Funktionsweise einzelner Komponenten (Fundament, Turm, Gondel, Rotorblätter). Er beschreibt verschiedene Bauformen und legt die Basis für das Verständnis der Berechnungsabschnitte.
Wie wird die statische Auslegung erklärt?
Die statische Auslegung wird in drei Komplexitätsstufen erklärt: Für Abiturienten wird ein vereinfachtes Modell mit Bestandteilen und Energieertrag vorgestellt; für Studierende werden Berechnungen der Leistung und der mechanischen Beanspruchung von Rotor und Turm behandelt; für Ingenieure wird die mechanische Beanspruchung des Turms nach geltenden Normen erläutert.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit umfasst eine Einleitung mit Zielsetzung und Aufbau, einen theoretischen Teil mit Grundlagenwissen zu Windkraftanlagen, ein Kapitel zur Erklärung der statischen Auslegung in drei Komplexitätsstufen (Abiturienten, Studierende, Ingenieure) und ein Fazit.
Welche Schlüsselwörter sind relevant?
Schlüsselwörter sind: Windkraftanlage, statische Auslegung, mechanische Beanspruchung, Kräfteberechnung, Komplexitätsstufen, Fundament, Turm, Gondel, Rotorblatt, Abiturienten, Studierende, Ingenieure, Normen, DIN EN 1991-1-4.
Wo finde ich eine Zusammenfassung der Kapitel?
Die Arbeit enthält eine Zusammenfassung jedes Kapitels, welche den Inhalt und die Zielsetzung jedes Abschnitts detailliert beschreibt.
Was ist das Ziel der Arbeit?
Das Ziel der Arbeit ist es, die statische Auslegung von Windkraftanlagen verständlich und auf verschiedenen Niveaus zu erklären und zu veranschaulichen, um das Verständnis bei unterschiedlichen Zielgruppen zu fördern.
- Citar trabajo
- Mehmet Demir (Autor), 2021, Statische Auslegung von Windkraftanlagen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Komplexitätsstufen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1159716
