Unter Kleinwindkraftanlagen versteht man Systeme zur regenerativen Erzeugung elektrischer Energie aus dem Wind mit Nennleistungen von einigen Kilowatt (maximal etwa 100 kW) und Rotordurchmessern von einigen Metern (maximal etwa 16m). Während große Windkraftanlagen im Megawattbereich bereits weit verbreitet sind und ihre Kinderkrankheiten überwunden haben, ist der Sektor der Kleinanlagen erst im Aufbau begriffen. Eine Untersuchung zeigt, dass Kleinwindkraftanlagen nicht einfach nur kleine Windkraftanlagen sind – sie unterscheiden sich hinsichtlich Technik als auch Wirtschaftlichkeit oft wesentlich von ihren großen Brüdern. Da es bis dato nur wenig wissenschaftliche Literatur zu diesem Thema gibt, hat es sich diese Arbeit zum Ziel gesetzt, einen Überblick über die wichtigsten Aspekte im Zusammenhang mit dem Betrieb von Kleinwindkraftanlagen zu bieten. Auf Details zur Konstruktion und Auslegung von Anlagen wird nicht eingegangen.
Die Arbeit ist im wesentlichen in drei Teile gegliedert: Begonnen wird mit einer Analyse des derzeitigen Marktes der Kleinwindkraftanlagen. Die verschiedenen grundlegenden Anlagentypen werden an Hand von typischen Vertretern vorgestellt. Beispiele für mögliche Anwendungsgebiete werden gegeben, und die unterschiedlichen Konzepte der Gesamtsysteme werden erläutert.
Im zweiten Teil erfolgt eine Beschreibung der technischen Konzepte der einzelnen Komponenten einer Anlage, wie Generator, Wechselrichter, Laderegler, Leistungsregelung, usw., wobei ein besonderes Augenmerk auf die verschiedenen Arten des Maximum Power Point Trackings und der Lastanpassung gelegt wird. Zum Vergleich werden die bei modernen Großanlagen verwendeten Konzepte erwähnt.
Der letzte Teil befasst sich mit einer Untersuchung der Wirtschaftlichkeit von Kleinwindkraftanlagen. Da hierbei die Windverhältnisse eine entscheidende Rolle spielen, wird zuerst
gezeigt, wie bei der Wahl des richtigen Anlagenstandorts vorzugehen ist, und welchen Einfluss die mittlere Windgeschwindigkeit auf den Energieertrag hat. Sodann werden die
Stromgestehungskosten einer Kleinwindkraftanlage ermittelt, und es wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss der verschiedenen Parameter abschätzen zu können. Abschließend erfolgt ein Vergleich mit den üblichen Einspeisetarifen und Strompreisen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Markt und Anwendung von Kleinwindkraftanlagen
- 2.1 Einteilung von Kleinwindkraftanlagen
- 2.1.1 Rotortyp
- 2.1.2 Rotordurchmesser
- 2.1.3 Mechanisch-elektrischer Triebstrang
- 2.1.4 Aerodynamische Leistungsregelung
- 2.1.5 Einteilung nach Größenklassen
- 2.2 Recherche der aktuellen Marktsituation
- 2.2.1 Quellen für die Marktrecherche
- 2.2.2 Statistische Analyse der Anlagenmodelle
- 2.3 Beispiele für typische Anlagen
- 2.3.1 Batterielader der Micro-Klasse: Air X
- 2.3.2 1,4 kW-Anlage zur Haushaltsunterstützung: Passaat
- 2.3.3 Anlage zur Haushaltskomplettversorgung: Antaris 5,0 kW
- 2.3.4 Eine moderne Vertikalachsenanlage: qr5
- 2.3.5 Eine gewerbliche Anlage mit 35 kW: PGE 20/35
- 2.4 Sonderbauformen
- 2.4.1 Savonius-Rotoren
- 2.4.2 Schleifenförmige Horizontalachsen-Rotoren
- 2.4.3 Turbinen mit Windenergie-Konzentratoren
- 2.4.4 Weitere Sonderbauformen
- 2.5 Anlagen-Gesamtkonzepte und Einsatzbeispiele
- 2.5.1 Batterielader
- 2.5.2 Wind/Diesel-Inselnetze
- 2.5.3 Systeme zur Heizungsunterstützung
- 2.1 Einteilung von Kleinwindkraftanlagen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit bietet einen umfassenden Überblick über den Betrieb von Kleinwindkraftanlagen. Ziel ist es, den aktuellen Markt, die technischen Konzepte und die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen zu analysieren und darzustellen. Der Fokus liegt auf den Unterschieden zu größeren Windkraftanlagen.
- Marktanalyse von Kleinwindkraftanlagen
- Technische Konzepte der Komponenten (Generator, Wechselrichter, etc.)
- Wirtschaftlichkeitsanalyse von Kleinwindkraftanlagen
- Standortwahl und Einfluss der Windverhältnisse
- Vergleich mit Großanlagen und konventionellen Stromerzeugung
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der Kleinwindkraftanlagen ein und begründet die Relevanz der Arbeit angesichts des Mangels an wissenschaftlicher Literatur zu diesem spezifischen Bereich. Sie skizziert den Aufbau der Arbeit und die behandelten Themenkomplexe, um dem Leser einen ersten Überblick zu geben und die Struktur der folgenden Kapitel vorwegzunehmen.
2 Markt und Anwendung von Kleinwindkraftanlagen: Dieses Kapitel analysiert den Markt für Kleinwindkraftanlagen. Es beschreibt verschiedene Anlagentypen, typische Anwendungsgebiete und unterschiedliche Gesamtkonzepte. Die Analyse umfasst eine detaillierte Betrachtung verschiedener Anlagenmodelle, von kleinen Batterieladern bis hin zu größeren gewerblichen Anlagen. Besondere Aufmerksamkeit wird verschiedenen Bauformen, wie Savonius-Rotoren oder Anlagen mit Windenergie-Konzentratoren, gewidmet. Der Kapitel behandelt auch die Integration von Kleinwindkraftanlagen in verschiedene Systeme, z.B. Wind/Diesel-Inselnetze oder Systeme zur Heizungsunterstützung. Es beleuchtet damit die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und die spezifischen Anforderungen an die Anlagen in unterschiedlichen Kontexten.
Schlüsselwörter
Kleinwindkraftanlagen, Windenergie, regenerative Energieerzeugung, Marktanalyse, technische Konzepte, Wirtschaftlichkeit, Stromgestehungskosten, Maximum Power Point Tracking (MPPT), Anlagenstandort, Windverhältnisse, Anwendungsgebiete, Gesamtkonzepte.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu "Kleinwindkraftanlagen"
Was ist der Inhalt dieser Arbeit?
Diese Diplomarbeit bietet einen umfassenden Überblick über Kleinwindkraftanlagen. Sie analysiert den aktuellen Markt, die technischen Konzepte und die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen und vergleicht sie mit größeren Windkraftanlagen. Die Arbeit beinhaltet eine Einleitung, eine Marktanalyse, eine Beschreibung technischer Konzepte, eine Wirtschaftlichkeitsanalyse, eine Betrachtung der Standortwahl und des Einflusses der Windverhältnisse sowie einen Vergleich mit Großanlagen und konventioneller Stromerzeugung.
Welche Themen werden im Kapitel "Markt und Anwendung von Kleinwindkraftanlagen" behandelt?
Dieses Kapitel analysiert den Markt für Kleinwindkraftanlagen detailliert. Es beschreibt verschiedene Anlagentypen (nach Rotortyp, Rotordurchmesser, Triebstrang, Leistungsregelung und Größenklassen), typische Anwendungsgebiete und unterschiedliche Gesamtkonzepte. Es werden konkrete Beispiele von Anlagen verschiedener Größenklassen vorgestellt, von kleinen Batterieladern bis zu größeren gewerblichen Anlagen. Sonderbauformen wie Savonius-Rotoren und Anlagen mit Windenergie-Konzentratoren werden ebenfalls behandelt. Die Integration von Kleinwindkraftanlagen in verschiedene Systeme (z.B. Wind/Diesel-Inselnetze oder Systeme zur Heizungsunterstützung) wird ebenfalls beleuchtet.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, einen umfassenden Überblick über den Betrieb von Kleinwindkraftanlagen zu geben, den aktuellen Markt zu analysieren, die technischen Konzepte darzustellen und die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen zu bewerten. Ein besonderer Fokus liegt auf den Unterschieden zu größeren Windkraftanlagen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Wichtige Schlüsselwörter sind: Kleinwindkraftanlagen, Windenergie, regenerative Energieerzeugung, Marktanalyse, technische Konzepte, Wirtschaftlichkeit, Stromgestehungskosten, Maximum Power Point Tracking (MPPT), Anlagenstandort, Windverhältnisse, Anwendungsgebiete, Gesamtkonzepte.
Welche Kapitel sind enthalten und worum geht es darin?
Die Arbeit enthält mindestens eine Einleitung (mit Begründung der Relevanz und Überblick über den Aufbau), ein Kapitel zur Markt- und Anwendungsanalyse von Kleinwindkraftanlagen (einschließlich verschiedener Anlagentypen, Anwendungsbeispiele und Sonderbauformen) und eine Zusammenfassung der Kapitel.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit ist strukturiert in eine Einleitung, ein Kapitel zur Markt- und Anwendungsanalyse von Kleinwindkraftanlagen, eine Zusammenfassung der Kapitel und einen Abschnitt mit Schlüsselbegriffen. Das Inhaltsverzeichnis zeigt eine detaillierte Untergliederung der Kapitel.
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- Winfried Halbhuber (Author), 2009, Betrieb von Kleinwindkraftanlagen. Ein Überblick über Markt, Technik und Wirtschaftlichkeit, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/146966
