Um unsere Energieversorgung nachhaltig zu machen, ist neben der Effizienzsteigerung
eine deutliche Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energieträger
notwendig.
Das Deutsche Windenergie-Institut ermittelte zum 31.12.2002 die Aufstellungszahlen
für die neuinstallierten Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland.
Zum 31.12.2002 waren in Deutschland insgesamt 13.759 WEA mit
12.001,22 MW installierter Leistung errichtet.
Gegenüber der Neuinstallation im Jahr 2001 von 2.658,96 MW bedeutet dies
ein Zuwachs von 22 %. Die in den beiden Jahren erbaute durchschnittliche
WEA-Größe erhöhte sich um ca. 9 % von 1.279 auf 1.395 kW, d.h. die WEA
mit 1.500 kW und mehr installierter Leistung haben mit etwa 78 % Marktanteil
die dominierende Rolle übernommen. Der gesamte Jahresumsatz der Windbranche
auf dem deutschen Markt liegt damit bei über 3,5 Mrd. Euro. Mit dieser
installierten Leistung ist die Windenergie in der Lage etwa 4,7 % des elektrischen
Energieverbrauchs in Deutschland zu decken. [...]
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Die Energie der Zukunft
1.2. Das Erneuerbare - Energien - Gesetz
1.3. Das Kyoto – Protokoll
2. Die horizontale Windenergieanlage
2.1. Ringgenerator
2.2.Rotor
2.3. Bremssystem
2.4. Sensorsystem
2.5. Anlagensteuerung
2.5 Türme
2.6. Netzanbindungssystem
3. Belastungen und Strukturbeanspruchungen
3.1. Windbeanspruchung
3.2. Turmumströmung
3.3. An- und Abfahrvorgänge
3.4. Rotorstillstand
3.5. Blitzschutz
4. Windenergie und Umweltschutz
4.1. Standort
4.2. Geräuschemissionen
4.3. Vogelschutz
4.4. Optische Veränderung des Landschaftsbildes
4.5. Flächenverbrauch
4.6. Schattenwurf
4.7. Emissionen
5. Wirtschaftlichkeit
5.1. Jahresenergielieferung
5.2. Amortisationszeit
5.3. Externe Kosten
5.4. Investitionskosten
5.5. Betriebskosten
5.6. Energieerzeugungskosten
5.6.1. Definition der Randbedingungen zur Kostenrechnung
5.6.2. Energieerzeugungskosten Einzel-WEA
6. Anhang
6.1. Beispiel
6.1.1. Bürgerwindpark-Konzept Freisen/Saarland Finanzierung
6.1.2. Einspeisevergütung Windkraftanlagen
6.1.3. Obergrenze für Einspeisevergütungen Windkraftanlagen
7. Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit analysiert den aktuellen Stand und die wirtschaftliche sowie technische Machbarkeit der Windenergie als zentralen Baustein einer nachhaltigen Energieversorgung in Deutschland unter Berücksichtigung gesetzlicher Rahmenbedingungen.
- Technische Grundlagen und Funktionsweise horizontaler Windenergieanlagen
- Strukturelle Belastungsanalysen und Schutzkonzepte
- Umweltrelevante Aspekte und ökologische Verträglichkeit
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Kostenstrukturen (Investition & Betrieb)
- Fallbeispiel zur Finanzierung und Einspeisevergütung
Auszug aus dem Buch
2.1. Ringgenerator
Der Ringgenerator wird vom Anlagenrotor (Rotorblätter) direkt angetrieben. Der Generatorrotor ist direkt mit der Rotornabe verbunden und benötigt so keine eigene Lagerung. Der Generator liefert bereits bei einer Drehzahl von 38 Umdrehungen die Minute seine Nennleistung von 500 bzw. 600 kW. Hierfür wurde ein hochpoliger Generator eingesetzt, dessen Betriebsweise auf dem Prinzip einer Synchronmaschine basiert. Über den gesamten Arbeitsbereich des Generators wird ein Wirkungsgrad von 94 % erzielt.
Geringe Temperaturschwankungen während des Betriebs, niedrige Temperaturen bei Nennlast und die Vermeidung von Wechsellasten vermindern mechanische Spannungen und die damit verbundene Alterung des Generatormaterials.
Nach dem Einlegen des Blechpaketes erhält der Stator, den ersten Korrosionsschutz. Danach werden die Kupferwicklungen eingebracht. Zwischen Nuten und Wicklung findet ein Mehrschichtisolierstoff als Nutenisolation Verwendung. Dieser Isolierstoff besteht aus drei Lagen: die Innenlage ist eine Elektroisolierfolie und die Aussenlagen bestehen aus Aramidpapier. Diese Kombination garantiert geringe Feuchtigkeitsaufnahme sowie eine gute thermische und chemische Beständigkeit. Der Kupferdraht selbst ist durch einen hochwärmebeständigen Grundlack versehen und dann noch mit einer zusätzlichen Lackschicht auf Polyamidbasis geschützt. Die Gesamtisolation besteht aus einer Kombination von zwei verschiedenen Lackkomponenten. Durch diese Zweischichttechnik (Overcoattechnik) wird ein optimaler Schutzmantel für den Kupferdraht erzielt. Nach dem Wickeln wird der Stator in einer großen Vakuumtränkanlage mir Harz. Zum Schluss erhält die Wicklung noch einen speziellen zusätzlichen Überzugslack, der die Kupferwicklungen mechanisch und hydrostatisch schützt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt den Stellenwert der Windenergie für die zukünftige Energieversorgung und die gesetzliche Förderung durch das EEG sowie das Kyoto-Protokoll.
2. Die horizontale Windenergieanlage: Erläutert den Aufbau und die technischen Komponenten von horizontalen Windkraftanlagen, wie Ringgenerator, Rotor und Anlagensteuerung.
3. Belastungen und Strukturbeanspruchungen: Analysiert mechanische Belastungen durch Wind, Anlaufvorgänge sowie notwendige Schutzmaßnahmen wie Blitzschutz.
4. Windenergie und Umweltschutz: Diskutiert ökologische Faktoren, darunter Standortwahl, Lärmemissionen, Vogelschutz und die landschaftliche Veränderung.
5. Wirtschaftlichkeit: Detaillierte Betrachtung der Kostenstrukturen, von den Investitions- und Betriebskosten bis hin zu den spezifischen Energieerzeugungskosten.
6. Anhang: Bietet ein praktisches Beispiel anhand des Bürgerwindparks Freisen und spezifische Tabellen zu Einspeisevergütungen.
7. Literaturverzeichnis: Listet die verwendeten Quellen und Publikationen auf.
Schlüsselwörter
Windenergie, Erneuerbare Energien, EEG, Windkraftanlage, Ringgenerator, Wirtschaftlichkeit, Investitionskosten, Stromgestehungskosten, Netzanschluss, Umweltschutz, Anlagensteuerung, Einspeisevergütung, Nachhaltigkeit, CO2-Reduktion, Bürgerwindpark
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Integration der Windenergie in das deutsche Energiesystem, wobei technische, ökologische und ökonomische Faktoren beleuchtet werden.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Hauptthemen umfassen die Anlagentechnik, die statischen Belastungen, die Umweltverträglichkeit und die detaillierte Kalkulation der Wirtschaftlichkeit.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie Windenergieanlagen technisch funktionieren und ob sie unter den gegebenen Förderbedingungen wirtschaftlich rentabel betrieben werden können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine deskriptive Analyse auf Basis aktueller technischer Daten, gesetzlicher Vorgaben und finanzwirtschaftlicher Modellrechnungen für Windparks durchgeführt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in technische Komponenten (Kapitel 2), Belastungsanalysen (Kapitel 3), Umweltschutzaspekte (Kapitel 4) und eine umfassende wirtschaftliche Kosten-Nutzen-Analyse (Kapitel 5).
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Windenergie, Wirtschaftlichkeit, Erneuerbare Energien, Investitionskosten und Anlagensteuerung.
Wie wirkt sich die Bauweise auf die Lebensdauer der Rotorblätter aus?
Durch die Verwendung von glasfaserverstärktem Epoxidharz und einer Einzelblattverstellung werden Belastungsspitzen reduziert und die Langlebigkeit unter variablen Windverhältnissen erhöht.
Warum sind die spezifischen Investitionskosten bei Windparks unterschiedlich zu Einzelanlagen?
Windparks weisen durch Skaleneffekte bei den Planungskosten und der Infrastruktur, wie etwa der Netzanbindung, andere Kostenstrukturen auf als isoliert betrachtete Einzelanlagen.
- Arbeit zitieren
- Sonja Gottbehüt (Autor:in), 2003, Einstieg in die Energieversorgung der Zukunft anhand der Windenergie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/25017
