Einleitung
Anlagen zur Einspeisung von Elektroenergie in das öffentliche Netz müssen den jeweiligen Netzverhältnissen angepasst werden. Die Netzeigenschaften ergeben sich aus dem Netzaufbau (Kraftwerke, Übertragungssysteme) und besonders in schwachen Netzen den angeschlossenen Verbrauchern. Die Struktur der Verbraucher unterliegt kurzzeitigen Veränderungen. Ziel ist es, den manuellen Aufwand zur Anpassung der Netzregelung zu minimieren. Dazu sind Konzepte für selbsteinstellende bzw. adaptive Netzregler erforderlich. Anpassung an den Netzeigenschaften bedeutet hier: Sicherung der Stabilität, Optimierung des Blindleistungshaushaltes und Unterdrückung von Oberschwingungen und Unsymmetrie im Netz.
Inhaltsverzeichnis
Projekttagebuch/Teil I
Projekttagebuch/Teil II
Einleitung
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Problemstellung
Der Asynchrongenerator
Der doppelt eingespeiste Asynchrongenerator
Der Synchrongenerator
Arbeitweise von Wechselrichtern
Netzrückwirkungen
Wie entstehen Spannungsschwankungen
Spannungsschwankungen und Flicker an WEA
Was ist Flicker
Windgeschwindigkeiten
Pitch- und Stallregelung
Turmstau- und Turmschatteneffekt
Schalthandlungen
Periodische Leistungsschwankungen
Leistungsschwankungen bei Einzelanlagen und Windparks
Turbulenzintensität
Fazit
Zielsetzung und Themenbereiche
Die Arbeit untersucht die Auswirkungen von Windenergieanlagen (WEA) auf die Qualität der elektrischen Energie in öffentlichen Netzen. Ziel ist es, die Ursachen für Netzrückwirkungen, insbesondere Spannungsschwankungen und Flicker, zu analysieren und Möglichkeiten zu deren Minimierung aufzuzeigen.
- Analyse der Netzverträglichkeit von Windenergieanlagen
- Untersuchung von Flickereffekten und deren Ursachen
- Bewertung von Leistungsschwankungen bei Einzelanlagen und Windparks
- Einfluss von Windgeschwindigkeiten und Regelungsstrategien
- Technische Aspekte der Generatorkopplung und Leistungselektronik
Auszug aus dem Buch
Was ist Flicker
Neben der Höhe wird auch die Geschwindigkeit [7] der Spannungsänderung bewertet. Das wird mit Hilfe einer empirisch ermittelten Störkurve realisiert. An Glühlampen verursacht zum Beispiel diese Spannungsschwankung eine Änderung der Lichtintensität, den Flicker. Flicker sind Spannungsschwankungen im Bereich von 0,005 Hz bis 35 Hz. Die Flickerstärke hängt von der Frequenz und der Höhe der Spannungsschwankung, die Wahrnehmung der Flicker vom Lampentyp und der subjektiven Faktoren ab.
Der Frequenzbereich von Spannungsschwankungen um 8,8 Hz wird als besonders störend empfunden. Die hauptsächlichen Ursachen für eine Flickerstörung durch WEA sind periodische Leistungsschwankungen mit der Blattdurchgangsfrequenz, die durch den Turmschatten- bzw. Turmstaueffekt, durch Windscherung und durch Schräganströmung des Rotors entstehen.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Beschreibt die Notwendigkeit, Einspeiseanlagen an die jeweiligen Netzverhältnisse anzupassen, um Stabilität und Qualität zu sichern.
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG): Erläutert die gesetzlichen Rahmenbedingungen zur Förderung erneuerbarer Energien und die damit verbundenen Vergütungsstrukturen.
Problemstellung: Beleuchtet die Netzrückwirkungen, die durch die Leistungselektronik moderner Windenergieanlagen verursacht werden.
Der Asynchrongenerator: Analysiert Vorteile und technische Erfordernisse dieses häufig eingesetzten Generatorkonzepts.
Der doppelt eingespeiste Asynchrongenerator: Erörtert das Konzept der Verbindung von Stator und Netz sowie die Rolle des Rotors.
Der Synchrongenerator: Untersucht den Einsatz von permanentmagneterregten Maschinen in der Windenergie und die Rolle von Frequenzumrichtern.
Arbeitweise von Wechselrichtern: Erklärt die Wandlung der erzeugten Spannung mittels Pulsweitenmodulation zur Einspeisung in das Netz.
Netzrückwirkungen: Definiert Störungen wie Oberschwingungen und deren Zusammenhang mit der Netzimpedanz.
Wie entstehen Spannungsschwankungen: Leitet physikalisch her, wie Laständerungen und Netzimpedanz zu Schwankungen führen.
Spannungsschwankungen und Flicker an WEA: Beschreibt die Anforderungen an die Netzverträglichkeit und den Einfluss von Windgeschwindigkeiten.
Was ist Flicker: Erläutert die Wahrnehmung und Frequenzabhängigkeit von Flickerstörungen.
Windgeschwindigkeiten: Diskutiert den Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Flickerwerte bei drehzahlstarren und drehzahlvariablen Anlagen.
Pitch- und Stallregelung: Vergleicht die aktiven und passiven Methoden zur Leistungsregelung bei Windkraftanlagen.
Turmstau- und Turmschatteneffekt: Beschreibt die physikalischen Ursachen periodischer Leistungseinbußen beim Vorbeilauf der Rotorblätter am Turm.
Schalthandlungen: Analysiert den Einfluss von Schaltvorgängen in der Anlage auf die Flickerbewertung.
Periodische Leistungsschwankungen: Beschreibt Schwankungen, die mit der Blattdurchgangsfrequenz korrelieren.
Leistungsschwankungen bei Einzelanlagen und Windparks: Vergleicht das Verhalten einzelner Anlagen mit dem komplexen Synchronisationsphänomen in Windparks.
Turbulenzintensität: Untersucht, wie Windgeschwindigkeitsschwankungen das Flickerverhalten beeinflussen.
Fazit: Fasst die Kriterien zur Sicherstellung der Netzqualität zusammen und identifiziert weiteren Forschungsbedarf.
Schlüsselwörter
Windenergieanlagen, Netzrückwirkungen, Flicker, Spannungsschwankungen, Asynchrongenerator, Synchrongenerator, Wechselrichter, Leistungsschwankungen, EEG, Netzverträglichkeit, Turmschatteneffekt, Windgeschwindigkeit, Turbulenzintensität, Pitch-Regelung, Stall-Regelung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Qualität der elektrischen Energie, die von Windenergieanlagen in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Im Zentrum stehen Netzrückwirkungen wie Flicker und Spannungsschwankungen sowie deren technische Ursachen in verschiedenen Windenergieanlagentypen.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Das Ziel ist die Analyse der Kriterien, die für eine netzverträgliche Stromerzeugung durch Windenergieanlagen entscheidend sind, um Störungen zu minimieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse sowie der Auswertung technischer Prinzipien und Messergebnisse zur Netzverträglichkeit.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil behandelt die Generatortechnologien, die Arbeitsweise von Umrichtern, physikalische Ursachen für Netzstörungen und den Einfluss betriebsspezifischer Regelungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Windenergieanlagen, Netzrückwirkungen, Flicker, Spannungsschwankungen und Leistungselektronik.
Wie unterscheidet sich das Flickerverhalten bei verschiedenen Anlagentypen?
Drehzahlvariable Anlagen zeigen im Vergleich zu direkt gekoppelten, drehzahlstarren Anlagen bei höheren Windgeschwindigkeiten ein deutlich geringeres Flickerpotenzial.
Welches Phänomen tritt bei Windparks hinsichtlich der Leistungsschwankungen auf?
Es kann zu einer Synchronisation der Rotorstellungen in Gruppen von Windkraftanlagen kommen, wodurch sich die Leistungsschwankungen des Turmschatteneffekts addieren können.
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- Karsten Weber (Author), 2003, Die Güte der Elektrizität von Windenergieanlagen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/31010
