Ziel der vorliegenden Arbeit ist, das Potential für Windenergieanlagen, zur Gewinnung elektrischer Energie, in Österreich abzuschätzen und standortspezifische Empfehlungen für geeignete Windenergieanlagen - Varianten zu entwickeln. Hierzu werden zunächst einige Grundlagen über die Entstehung und Auswirkung des Windes unter verschiedenen Bedingungen erläutert. Globale Windsysteme und deren Einfluss auf regionale Windsysteme, sowie die Beschaffenheit des Bewuchses und der Bebauung eines Gebietes sind ebenso von Bedeutung für die Auslegung einer WindEnergieAnlage (WEA), wie die Kenntnisse der Windverteilung in den bodennahen Luftschichten. Für die Auswahl eines Windenergie-Standortes sind spezielle Meßmethoden für eine effiziente Windmessung einzusetzen. Diese Messungen ermöglichen eine effiziente Abschätzung der zu erwartenden Energieerträge und sind daher für die Planung und Errichtung einer Windenergieanlage notwendig. Neben der theoretischen Berechnung der Energie aus dem Wind, werden noch allgemeine Aspekte zur Standortwahl dokumentiert, wobei der Schallschutz besonders betrachtet wird. Der Stand der Technik soll einen ausführlichen Überblick über die in Österreich zur Zeit installierten Windenergieanlagen geben und auf die aktuellen Anlagenkonzepte eingehen. In Ergänzung dazu, werden Windmessdaten automatischer Wetterstationen mit den anlagenspezifischen Winddaten der Windenergieanlagen verglichen und resultierend daraus potentielle Gebiete für die Windenergienutzung gesucht. Eine Betrachtung von drei typischen Anlagenkonzepten, soll zu einer Empfehlung für den Einsatz verschiedener Windanlagen führen. Eine Potentialabschätzung der Energieerträge und eine darauf basierende Investitionsrechnung soll einen Überblick über die wirtschaftlichen Aspekte der Windenergie-Nutzung geben.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- 2. Entstehung des Windes
- 2.1 Grundbegriffe
- 2.2 Wie entsteht Wind?
- 2.3 Lokale Wind Systeme
- 3. Windmessung
- 3.1 Übersicht über Sensoren
- 3.1.1 Schalenkreuz - Anemometer
- 3.1.2 Windrichtungsgeber
- 3.1.3 Luftdruck- und Temperaturgeber
- 3.1.4 Vermeidbare Fehler bei der Windmessung
- 3.1.5 konventionelle Messmethode
- 3.1.6 Windprofilmessung mit Schallwellen (SODAR)
- 4. Energie aus dem Wind
- 5. Aspekte zur Standortwahl
- 5.1 Allgemeine Punkte
- 5.2 Windklimatologie
- 5.3 Schallschutz
- 6. Stand der Technik - Anlagenbestandteile und Begriffe
- 6.1 Leistung
- 6.2 Rotor
- 6.2.1 Rotorblätter
- 6.3 Regelsysteme
- 6.3.1 Stall-Regelung
- 6.3.2 Aktiv-Stall Regelung
- 6.3.3 Pitch-Regelung
- 6.3.4 Kombinierte Systeme
- 6.4 Turm
- 6.5 Gondel
- 6.6 Getriebe
- 6.7 Generator
- 6.7.1 Polumschaltbarer Asynchrongenerator
- 6.7.2 Generator mit variablem Schlupf
- 6.7.3 Doppeltgespeister Asynchrongenerator
- 6.7.4 Generator mit Indirekte Netzankopplung
- 6.7.5 Permanenterregter Ringgenerator
- 7. WEA in Österreich (>30KW)
- 8. Windbereiche in Österreich
- 8.1 Auswertung der Messkurven
- 8.1.1 Wien, Niederösterreich, Burgenland
- 8.1.2 Steiermark und Kärnten
- 8.1.3 Salzburg und Oberösterreich
- 8.1.4 Tirol und Vorarlberg
- 9. Empfehlungen für die Auswahl v. WEA für typische Standortvarianten
- 9.1 Aufstellung in Windparks
- 9.1.1 Beispielanlage Nordex N90 2300kW
- 9.1.2 Beispielanlage Vestas V80 2000kW
- 9.1.3 Beispielanlage Enercon E66 1800kW
- 9.1.4 Begründung für den Einsatz der Beispielanlagen in Windparks
- 9.2 Aufstellung in Gebirgsregionen
- 9.2.1 Beispielanlage Bonus 1,3 MW
- 9.2.2 Begründung für den Einsatz der Beispielanlage in Gebirgsregionen
- 9.3 Aufstellung als Einzelanlage
- 9.3.1 Beispielanlage Windtec 1500
- 9.3.2 Begründung für den Einsatz der Beispielanlage als Einzelanlage
- 9.4 Potentialabschätzung der elektr. Energieerträge
- 9.5 Investitionsberechnung
- 10. Zukünftige Entwicklungen
- 11. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit der Abschätzung des Potenzials für Windenergieanlagen in Österreich und der Entwicklung standortspezifischer Empfehlungen für geeignete Anlagenvarianten. Der Fokus liegt auf der Gewinnung elektrischer Energie aus Windkraft. Die Arbeit untersucht dabei die Entstehung und Auswirkung des Windes unter verschiedenen Bedingungen, die Windverteilung in bodennahen Luftschichten und die Bedeutung von Windmessungen für die Planung und Errichtung von Windenergieanlagen.
- Windentstehung und -verteilung
- Standortwahl für Windenergieanlagen
- Windmessung und -datenauswertung
- Anlagenbestandteile und aktuelle Windkraftkonzepte
- Potentialabschätzung und wirtschaftliche Aspekte der Windenergienutzung
Zusammenfassung der Kapitel
Das zweite Kapitel behandelt die Entstehung des Windes und erklärt die wichtigsten Grundbegriffe. Es werden globale Windsysteme und deren Einfluss auf regionale Windsysteme beleuchtet, sowie die Bedeutung des Bewuchses und der Bebauung eines Gebietes für die Auslegung von Windenergieanlagen. Das dritte Kapitel widmet sich der Windmessung und stellt verschiedene Sensoren und Messmethoden vor, darunter Schalenkreuz-Anemometer, Windrichtungsgeber und Windprofilmessung mit Schallwellen. Im vierten Kapitel wird die Energie aus dem Wind theoretisch berechnet. Das fünfte Kapitel beleuchtet allgemeine Aspekte zur Standortwahl, wobei der Schallschutz besonders berücksichtigt wird. Das sechste Kapitel gibt einen Überblick über die in Österreich installierten Windenergieanlagen und beschreibt aktuelle Anlagenkonzepte. Im siebten Kapitel werden Windmessdaten automatischer Wetterstationen mit den anlagenspezifischen Winddaten der Windenergieanlagen verglichen, um potentielle Gebiete für die Windenergienutzung zu identifizieren. Das neunte Kapitel enthält Empfehlungen für den Einsatz verschiedener Windanlagen in typischen Standortvarianten (Windparks, Gebirgsregionen, Einzelanlagen). Außerdem werden die Potentialabschätzung der Energieerträge und die Investitionsrechnung behandelt.
Schlüsselwörter
Windenergie, Windenergieanlagen, Windmessung, Standortwahl, Windkraft, Energieerträge, Investitionsrechnung, Österreich, Windparks, Gebirgsregionen, Schallschutz, Stand der Technik.
- Arbeit zitieren
- Andreas Richter Dipl. Ing. (FH) (Autor:in), 2002, Windkraft in Österreich - Entscheidungskatalog für die Planung und Errichtung von Windenergieanlagen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/8946
