Verfügbarkeit: Windkraftanlagen

Windkraftanlagen: Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Hau, Erich 1941- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 2008
Ausgabe:	4., vollst. neu bearb. Aufl.
Schlagworte:	Windturbine Windkraftwerk Erneuerbare Energien Windenergie Lehrbuch
Online-Zugang:	Ausführliche Beschreibung Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XXII, 910 S. zahlr. Ill., graph. Darst., Kt.
ISBN:	3540721509 9783540721505

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adam_text	ERICH HAU WINDKRAFTANLAGEN GRUNDLAGEN, TECHNIK, EINSATZ, WIRTSCHAFTLICHKEIT 4., VOLLSTAENDIG NEU BEARBEITETE AUFLAGE FYA SPRINGER INHALTSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS XXI 1 WINDMUEHLEN UND WINDRAEDER 1 1.1 UEBER DIE URSPRUENGE DER WINDMUEHLEN 1 1.2 EUROPAEISCHE WINDMUEHLENTYPEN 4 1.3 WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG DER WINDMUEHLEN* 12 1.4 WISSENSCHAFT UND TECHNISCHE ENTWICKLUNG IM WINDMUEHLENBAU 14 1.5 DIE AMERIKANISCHE WINDTURBINE 18 LITERATUR 22 2 STROM AUS WIND - DIE ERSTEN VERSUCHE 23 2.1 POUL LA COUR - EIN PIONIER IN DAENEMARK 23 2.2 WINDKRAFTWERKE - GROSSE PLAENE IN DEUTSCHLAND 29 2.3 1250 KW AUS DEM WIND - DIE ERSTE GROSSANLAGE IN DEN USA 33 2.4 WINDKRAFTANLAGEN IN DEN 50ER JAHREN - VOR DER ENERGIEKRISE 36 2.5 NACH DER ENERGIEKRISE - AUFBRUCH IN DIE MODERNE WINDENERGIENUTZUNG . 44 2.6 DIE GROSSEN VERSUCHSANLAGEN DER 80ER JAHRE 47 2.7 DER ERSTE ERFOLG DER KLEINEN WINDKRAFTANLAGEN IN DAENEMARK 56 2.8 DIE AMERIKANISCHEN WINDFARMEN 58 LITERATUR 63 3 BAUFORMEN VON WINDKRAFTANLAGEN 65 3.1 ROTOREN MIT VERTIKALER DREHACHSE 66 3.2 HORIZONTALACHSEN-ROTOREN 69 3.3 WINDENERGIE-KONZENTRATOREN 72 3.4 BEGRIFFE UND BEZEICHNUNGEN . 77 LITERATUR 78 4 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER WINDENERGIEWANDLUNG 79 4.1 DIE ELEMENTARE IMPULSTHEORIE NACH BETZ 79 4.2 WIDERSTANDS- UND AUFTRIEBSNUTZENDE WINDENERGIEWANDLER 84 LITERATUR 87 INHALTSVERZEICHNIS AERODYNAMIK DES ROTORS 89 , 5.1 PHYSIKALISCH-MATHEMATISCHE MODELLE UND BERECHNUNGSVERFAHREN 90 5.1.1 BLATTELEMENTTHEORIE . 91 5.1.2 WIRBELMODELL DER ROTORSTROEMUNG 96 5.1.3- NUMERISCHE STROEMUNGSSIMULATION 98 5.1.4 ROTORNACHLAUFSTROEMUNG 99 5.2 LEISTUNGSCHARAKTERISTIK DES ROTORS 103 5.2.1 RQTORLEISTUNGSKENNFELD 103 5.2.2 LEISTUNGSCHARAKTERISTIKEN VERSCHIEDENER ROTORBAUARTEN 105 5.3 AERODYNAMISCHE LEISTUNGSREGELUNG 107 5.3.1 BLATTEINSTELLWINKELREGELUNG 108 5.3.2 LEISTUNGSBEGRENZUNG DURCH STROEMUNGSABLOESUNG (STALL) 113 5.3.3 AKTIVE STEUERUNG DER STROEMUNGSABLOESUNG 118 5.3.4 INSTATIONAERE EFFEKTE UND GRENZSCHICHTBEEINFLUSSUNG 119 5.3.5 AUS DEM WIND DREHEN 122 5.4 DAS AERODYNAMISCHE PROFIL 123 5.4.1 CHARAKTERISTISCHE EIGENSCHAFTEN 123 5.4.2 PROFILGEOMETRIE UND SYSTEMATIK 126 5.4.3 LAMINARPRONLE 131 5.4.4 EINFLUSS AUF DEN ROETORLEISTUNGSBEIWERT 135 5.5 KONZEPTIONELLE ROTORMERKMALE UND LEISTUNGSCHARAKTERISTIK 137 5.5.1 ANZAHL DER ROTORBLAETTER 137 5.5.2 OPTIMALE FORM DES BLATTUMRISSES 139 5.5.3 VERWINDUNG DER ROTORBLAETTER 145 5.5.4 BLATTDICKE 147 5.5.5 AUSLEGUNGSSCHNELLAUFZAHL 148 5.6 AUSGEFUEHRTE ROTORBLAETTER 151 5.7 WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG DES ROTORS 154 5.8 AERODYNAMIK DER VERTIKALACHSEN-ROTOREN 158 5.9 EXPERIMENTELLE ROTORAERODYNAMIK 163 5.9.1 MODELLMESSUNGEN IM WINDKANAL 163 5.9.2 MESSUNGEN AN ORIGINALANLAGEN 166 LITERATUR 168 BELASTUNGEN UND STRUKTURBEANSPRUCHUNGEN 171 6.1 BELASTUNGSARTEN UND IHRE WIRKUNG AUF DIE WINDKRAFTANLAGE 172 6.2 KOORDINATENSYSTEME UND BEZEICHNUNGEN 174 6.3 URSACHEN DER BELASTUNGEN 175 6.3.1 EIGENGEWICHT, ZENTRIFUGAL- UND KREISELKRAEFTE 176 6.3.2 GLEICHFOERMIGE, STATIONAERE ROTORANSTROEMUNG 177 6.3.3 HOEHENPROFIL DER WINDGESCHWINDIGKEIT 181 6.3.4 SCHRAEGANSTROEMUNG DES ROTORS 182 6.3.5 TURMUMSTROEMUNG 183 6.3.6 WINDTURBULENZ UND BOEEN 188 6.4 LASTANNAHMEN 192 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.4.1 INTERNATIONALE UND NATIONALE NORMEN 193 6.4.2 KLASSIFIZIERUNG DER WINDKRAFTANLAGEN UND WINDZONEN 196 6.4.3 NORMALE WINDBEDINGUNGEN 198 6.4.4 EXTREME WINDBEDINGUNGEN 199 6.4.5 ANDERE UMWELTEINFLUESSE 200 6.4.6 SONSTIGE EXTERNE BEDINGUNGEN 201 6.4.7 SICHERHEITSFAKTOREN 202 6.5 MASCHINENSTATUS UND LASTFAELLE 203 6.5.1 NORMALER BETRIEB . 204 6.5.2 TECHNISCHE STOERUNGEN 206 6.6 BEANSPRUCHSARTEN UND STRUKTURDIMENSIONIERUNG 208 6.7 ERMUEDUNGSFESTIGKEIT 209 6.7.1 LASTKOLLEKTIVE 210 6.7.2 MATHEMATISCHE MODELLE UND BERECHNUNGSVERFAHREN 213 6.8 KONZEPTMERKMALE UND STRUKTURBEANSPRUCHUNGEN 220 6.8.1 ANZAHL DER ROTORBLAETTER 220 6.8.2 ROTORNABENGELENKE BEIM ZWEIBLATTROTOR 222 6.8.3 STEIFIGKEIT DER ROTORBLAETTER 225 6.8.4 REGELUNGSSYSTEM 226 6.8.5 DREHZAHLELASTIZITAET UND DREHZAHLVARIABLE BETRIEBSWEISE 229 6.9 MESSTECHNISCHE ERFASSUNG DER STRUKTURBEANSPRUCHUNGEN 232 6.9.1 PRUEFSTANDVERSUCHE MIT ROTORBLAETTERN 233 6.9.2 DATENERFASSUNGSSYSTEME UND MESSUNGEN AN ORIGINALANLAGEN . . . 234 LITERATUR 237 ROTORBLAETTER 239 7.1 MATERIALFRAGEN 240 7.2 VORBILD: FLUGZEUGTRAGFLUEGEL . . . . 242 7.3 FRUEHERE EXPERIMENTELLE BAUWEISEN VON ROTORBLAETTERN 245 7.3.1 GENIETETE ALUMINIUMKONSTRUKTIONEN 245 7.3.2 STAHLBAUWEISEN . 247 7.3.3 TRADITIONELLE HOLZBAUWEISE 251 7.3.4 AELTERE FASERVERBUNDBAUWEISEN 252 7.3.5 HOLZ-EPOXID-VERBUNDBAUWEISE 257 7.4 MODERNE ROTORBLAETTER IN FASERVERBUNDTECHNIK 258 7.4.1 FASERVERBUND-TECHNOLOGIE 258 7.4.2 KONSTRUKTIVE AUSLEGUNG DER ROTORBLAETTER 260 7.4.3 FERTIGUNGSVERFAHREN 261 7.5 BLATTANSCHLUSS ZUR ROTORNABE 264 7.6 ROTORBLATTBAUWEISEN IM VERGLEICH 268 7.7 AERODYNAMISCHE BREMSKLAPPEN 272 7.8 BLITZSCHUTZ 274 7.9 ENTEISUNG 275 LITERATUR 276 XII INHALTSVERZEICHNIS MECHANISCHER TRIEBSTRANG UND MASCHINENHAUS 277 8.1 GRUNDSAETZLICHE UEBERLEGUNG ZUR LEISTUNGSUEBERTRAGUNG 278 8.2 EXPERIMENTELLE KONZEPTIONEN 281 8.2.1 GENERATOR IM TURMFUSS 281 8.2.2 GENERATOR SENKRECHT IM TURMKOPF 283 8.3 HEUTIGE STARIDARDBAUWEISEN 284 8.3.1 GENERATORANTRIEB MIT UEBERSETZUNGSGETRIEBE 284 8.3.2 GETRIEBELOSER TRIEBSTRANG 285 8.4, ROTORNABE 287 8.4.1 GEGOSSENE ROTORNABEN FUER DREIBLATTROTOREN 289 8.4.2 ROTORNABENBAUARTEN FUER ZWEIBLATTROTOREN 290 8.5 BLATTVERSTELLMECHANISMUS 294 8.5.1 ROTORBLATTLAGERUNG 296 8.5.2 BLATTVERSTELLSYSTEME MIT HYDRAULISCHEM ANTRIEB 299 8.5.3 BLATTVERSTELLSYSTEME MIT ELEKTRISCHEM ANTRIEB 301 8.5.4 PASSIVE BLATTVERSTELLUNG 304 8.5.5 REDUNDANZ- UND SICHERHEITSFRAGEN 305 8.6 ROTORLAGERUNG 307 8.6.1 LAGERPROBLEME 307 8.6.2 ROTORWELLE MIT SEPARATEN LAGERN 310 8.6.3 DREIPUNKT-LAGERUNG VON ROTORWELLE UND GETRIEBE 311 8.6.4 ROTORLAGERUNG IM GETRIEBE 313 8.6.5 EINLAGER -KONZEPTION 314 8.6.6 ROTORLAGERUNG AUF EINER FESTSTEHENDEN ACHSE 315 8.7 ROTORBREMSE 316 8.8 UEBERSETZUNGSGETRIEBE .- 319 8.8.1 GETRIEBEBAUARTEN 319 8.8.2 AEUSSERE BELASTUNGSVORGABEN FUER DAS GETRIEBE 323 8.8.3 INNERE GETRIEBEDIMENSIONIERUNG UND KONSTRUKTIVE AUSLEGUNG . . 326 8.8.4 WIRKUNGSGRAD UND GERAEUSCHENTWICKLUNG 327 8.9 DREHZAHLVARIABLE UEBERLAGERUNGSGETRIEBE 330 8.10 TORSIONSELASTIZITAET IM MECHANISCHEN TRIEBSTRANG 332 8.11 EINBAU DES ELEKTRISCHEN GENERATORS 335 8.12 MASCHINENHAUS 338 8.12.1 HILFSAGGREGATE UND SONSTIGE EINBAUTEN 338 8.12.2 BAUWEISE UND STATISCHE KONZEPTION 340 8.12.3 AEUSSERE FORM - AESTHETISCHE GESICHTSPUNKTE 343 8.13 WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG 346 8.14 ZUSAMMENBAU UND FUNKTIONSPRUEFUNG 350 LITERATUR 352 INHALTSVERZEICHNIS XIII 9 ELEKTRISCHES SYSTEM 353 9.1 GENERATORBAUARTEN 354 9.1.1 SYNCHRONGENERATOR 354 9.1.2 ASYNCHRONGENERATOR 358 9.1.3 GENERATOREN MIT PERMANENTMAGNETERREGUNG .... - 362 9.2 BEURTEILUNGSKRITERIEN FUER DEN EINSATZ ELEKTRISCHER GENERATOREN IN WINDKRAFTANLAGEN 364 9.3 DREHZAHLFESTE GENERATOREN MIT DIREKTER NETZKOPPLUNG 367 9.3.1 SYNCHRONGENERATOR MIT DIREKTER NETZKOPPLUNG 368 9.3.2 ASYNCHRONGENERATOR MIT DIREKTER NETZKOPPLUNG 369 9.3.3 ASYNCHRONGENERATOR MIT VARIABLEM SCHLUPF 371 9.3.4 DREHZAHLGESTUFTE GENERATORSYSTEME 372 9.4 DREHZAHLVARIABLE GENERATORSYSTEME MIT FREQUENZUMRICHTER 374 9.4.1 FREQUENZUMRICHTER 375 9.4.2 SYNCHRONGENERATOR MIT FREQUENZUMFORMER 378 9.4.3 ASYNCHRONGENERATOR MIT UEBERSYNCHRONER STROMRICHTERKASKADE . . 380 9.4.4 DOPPELTGESPEISTER ASYNCHRONGENERATOR 381 9.5 DIREKT VOM ROTOR ANGETRIEBENE DREHZAHLVARIABLE GENERATORSYSTEME .... 384 9.5.1 SYNCHRONGENERATOR MIT ELEKTRISCHER ERREGUNG 384 9.5.2 GENERATORSYSTEME MIT PERMANENTMAGNET-GENERATOREN 386 9.6 ELEKTRISCHE GESAMTAUSRUESTUNG DER WINDKRAFTANLAGE 388 9.6.1 GROSSE ANLAGEN 389 9.6.2 KLEINE UND MITTLERE ANLAGEN 391 9.7 ELEKTROTECHNISCHE KONZEPTIONEN IM VERGLEICH 393 LITERATUR 396 10 REGELUNG UND BETRIEBSFUEHRUNG 397 10.1 BETRIEBSDATENERFASSUNG 398 10.1.1 BETRIEBSWINDMESSSYSTEM 399 10.1.2 ELEKTRISCHE LEISTUNGSMESSUNG 401 10.2 SICHERHEITSSYSTEM 403 10.3 PRINZIPIELLE FUNKTIONSWEISE DER REGELUNGSSYSTEME 403 10.4 WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG 405 10.5 LEISTUNGSREGELUNG UND DREHZAHLFUEHRUNG DURCH VERSTELLEN DES ROTORBLATTEINSTELLWINKELS 407 10.5.1 REGELSTRECKEN UND RECHNERISCHE SIMULATION 409 10.5.2 BETRIEB MIT DIREKT NETZGEKOPPELTEM GENERATOR 413 10.5.3 NETZPARALLELBETRIEB MIT DREHZAHLVARIABLEM GENERATOR UND FREQUENZUMRICHTER 418 10.5.4 INSELBETRIEB OHNE DREHZAHLFUEHRUNG DURCH DAS NETZ 420 10.6 LEISTUNGSBEGRENZUNG DURCH DEN AERODYNAMISCHEN STALL 422 10.6.1 NETZPARALLELBETRIEB MIT FESTEM BLATTEINSTELLWINKEL 422 10.6.2 INSELBETRIEB MIT FESTEM BLATTEINSTELLWINKEL 423 10.6.3 AKTIVE STALL-REGELUNG 425 10.7 BETRIEBSFUEHRUNG UND BETRIEBSZYKLUS 427 R XIV INHALTSVERZEICHNIS 10.7.1 BETRIEBSZUSTAENDE 428 10.7.2 ZUSAMMENWIRKEN MIT DEM STROMNETZ 430 LITERATUR 433 11 SCHWINGUNGSVERHALTEN 435 11.1 ANREGENDEN KRAEFTE UND SCHWINGUNGSFREIHEITSGRADE 436 11.2 AEROELASTISCHES VERHALTEN DER ROTORBLAETTER 438 11.2.1 STATISCHE DIVERGENZ 439 11.2.2 EIGENFREQUENZEN UND SCHWINGUNGSFORMEN 440 V 11.2.3 TYPISCHE ROTORBLATTSCHWINGUNGEN 442 11.3 TORSIONSSCHWINGUNGEN DES TRIEBSTRANGS 444 11.3.1 MECHANISCHES ERSATZMODELL 445 11.3.2 ERSATZMODELLE FUER DIE ELEKTRISCHE NETZKOPPLUNG 448 11.3.3 EIGENFREQUENZEN UND EIGENSCHWINGUNGSFORMEN 449 11.3.4 SCHWINGUNGSANREGUNGEN UND RESONANZEN 452 11.4 DYNAMIK DER WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG 454 11.4.1 MECHANISCHES MODELL UND MOMENTE UM DIE HOCHACHSE 455 11.4.2 SCHWINGUNGSANREGUNGEN UND RESONANZEN 457 11.5 SCHWINGUNGEN DER GESAMTANLAGE 459 11.5.1 TURMSTEIFIGKEIT 459 11.5.2 RESONANZDIAGRAMME AUSGEFUEHRTER ANLAGEN 461 11.6 RECHNERISCHE SIMULATION DES SCHWINGUNGSVERHALTENS 467 LITERATUR 471 12 DER TURM 473 12.1 BAUARTEN UND VARIANTEN 474 12.2 FESTIGKEITS- UND STEIFIGKEITSANFORDERUNGEN 477 12.3 TURMAUSLEGUNG NACH DEUTSCHEN BAUVORSCHRIFTEN 479 12.4 FREITRAGENDE STAHLROHRTUERME 480 12.4.1 STEIFIGKEIT UND BAUMASSE 480 12.4.2 KONSTRUKTION UND FERTIGUNGSTECHNIK 482 12.4.3 AUFSTIEGSHILFEN UND EINBAUTEN 485 12.5 BETONTUERME 488 12.5.1 ORTBETON-BAUWEISE 489 12.5.2 BETON-FERTIGTEILBAUWEISE 491 12.6 GITTERTUERME 495 12.7 TURM-KONZEPTIONEN IM VERGLEICH 498 12.8 FUNDAMENT 500 LITERATUR 503 13 WINDVERHAELTNISSE 505 13.1 URSACHEN DES WINDES UND GLOBALE VERTEILUNG DER MITTLEREN WINDGESCHWINDIGKEITEN 505 13.2 WINDVERHAELTNISSE IN EUROPA UND IN DEUTSCHLAND 508 13.3 CHARAKTERISTISCHE GROESSEN UND GESETZMAESSIGKEITEN 512 INHALTSVERZEICHNIS XV 13.3.1 MITTLERE JAHRESWINDGESCHWINDIGKEIT UND HAEUFIGKEITSVERTEILUNG DER WINDGESCHWINDIGKEITEN 512 13.3.2 ZUNAHME DER WINDGESCHWINDIGKEIT MIT DER HOEHE 515 13.3.3 STETIGKEIT DES WINDES 517 13.3.4 WINDTURBULENZ UND BOEEN 523 13.4 LOKALE WINDVERHAELTNISSE - TOPOGRAPHIE UND HINDERNISSE 526 13.5 ERMITTLUNG DER WINDGESCHWINDIGKEIT 528 13.5.1 WINDMESSUNGEN 528 13.5.2 ERMITTLUNG DER WINDDATEN UND DER ENERGIELIEFERUNG NACH DEM EUROPAEISCHEN WINDATLAS 533 13.5.3 NUMERISCHE MODELLE ZUR SIMULATION VON DREIDIMENSIONALEN WINDFELDERN 536 LITERATUR 538 14 LEISTUNGSABGABE UND ENERGIELIEFERUNG 539 14.1 VOM ROTORLEISTUNGSKENNFELD ZUR EFFEKTIVEN ANLAGENLEISTUNG 540 14.1.1 INSTALLIERTE GENERATORLEISTUNG UND ROTORDREHZAHL 540 14.1.2 LEISTUNGSVERLUSTE DURCH REGELUNG UND BETRIEBSFUEHRUNG 545 14.1.3 VERLUSTE IM MECHANISCH-ELEKTRISCHEN TRIEBSTRANG 547 14.1.4 LEISTUNGSBEIWERTE AUSGEFUEHRTER ANLAGEN 550 14.2 NORMIERTE LEISTUNGSKENNLINIE 551 14.2.1 DEFINITIONEN, EIGENSCHAFTEN UND GEWAEHRLEISTUNG 551 14.2.2 VERMESSUNG DER LEISTUNGSKENNLINIE 553 14.3 AUFSTELLORTBEZOGENE EINFLUESSE AUF DIE LEISTUNGSKENNLINIE 559 14.3.1 SCHWIERIGES GELAENDE 559 14.3.2 LUFTDICHTE 560 14.3.3 TURBULENZ 563 14.3.4 SONSTIGE WETTERBEDINGTE EINFLUESSE 565 14.3.5 VERSCHMUTZUNG DER ROTORBLAETTER 565 14.4 GLEICHFOERMIGKEIT DER LEISTUNGSABGABE 567 14.5 JAHRESENERGIELIEFERUNG 569 14.5.1 BERECHNUNGSVERFAHREN 569 14.5.2 WINDDATEN AM AUFSTELLORT 572 14.5.3 NAEHERUNGSWEISE ERMITTLUNG DER ENERGIELIEFERUNG 574 14.5.4 TECHNISCHE VERFUEGBARKEIT UND KAPAZITAETSFAKTOR 577 14.5.5 SICHERHEITSABSCHLAEGE 580 14.6 WICHTIGE ENTWURFSPARAMETER UND ENERGIELIEFERUNG 582 14.6.1 ANLAGEN-LEISTUNGSBEIWERT 583 14.6.2 ROTORDURCHMESSER 584 14.6.3 OPTIMALE ROTORDREHZAHL UND DREHZAHLVARIABILITAET 585 14.6.4 LEISTUNGSREGELUNG 588 14.6.5 INSTALLIERTE GENERATORLEISTUNG 589 14.6.6 NABENHOEHE DES ROTORS 592 14.6.7 BETRIEBSWINDGESCHWINDIGKEITSBEREICH 593 XVI INHALTSVERZEICHNIS 14.6.8 DIE WINDKRAFTANLAGE ALS ENERGIEWANDLER - EINE GRUNDSAETZLICHE BETRACHTUNG 594 LITERATUR 595 15 UMWELTVERHALTEN 597 15.1 GEFAHREN FUER DIE UMGEBUNG 598 15.1.1 - WIE WEIT KANN EIN ROTORBLATT FLIEGEN? 598 15.1.2 RIS IKOBETRACHTUNGEN 601 15.2 GERAEUSCHENTWICKLUNG 602 15.2.1 AKUSTISCHE KENNGROESSEN UND ZULAESSIGE IMMISSIONSWERTE 602 15.2.2 GERAEUSCHQUELLEN BEI WINDKRAFTANLAGEN 605 15.2.3 GERAEUSCHENTWICKLUNG GEGENWAERTIGER ANLAGEN 609 15.3 SCHATTENWURF 613 15.4 STOERUNGEN VON FUNK UND FERNSEHEN 617 15.5 STOERUNGEN DER VOGELWELT 620 15.6 LANDVERBRAUCH 621 15.7 OPTISCHE BEEINTRAECHTIGUNG DER LANDSCHAFT 623 15.8 WINDENERGIENUTZUNG UND KLIMASCHUTZ 625 15.8.1 EINFLUSS AUF DAS UMGEBUNGSKLIMA 626 15.8.2 NUTZUNG DER WINDKRAFT UND C02-EMISSIONEN 626 LITERATUR 628 16 ANWENDUNGSKONZEPTIONEN UND EINSATZBEREICHE 631 /16.1 WINDKRAFTANLAGEN IM INSELBETRIEB 632 16.1.1 AUTONOME STROMVERSORGUNG MIT WINDENERGIE - DIE SPEICHERPROBLEMATIK 633 16.1.2 HEIZEN MIT WINDENERGIE 638 16.1.3 WASSERPUMPEN 641 16.1.4 ENTSALZEN VON MEERWASSER 644 16.2 INSELNETZE MIT DIESELGENERATOREN UND WINDKRAFTANLAGEN 647 16.3 WINDKRAFTANLAGEN IM VERBUND MIT DEM STROMNETZ 652 16.3.1 EINZELANLAGEN IM NETZPARALLELBETRIEB 652 16.3.2 WINDFARMEN UND WINDPARKS 653 16.4 WINDKRAFTANLAGEN IM KRAFTWERKVERBUND DER ENERGIEVERSORGUNGSUNTERNEHMEN 657 16.4.1 DIE REGELUNGSPROBLEMATIK 658 16.4.2 DAS VERBUNDNETZ 661 16.4.3 BEITRAG ZUR GESICHERTEN LEISTUNG 663 16.5 WINDKRAFTANLAGENINDUSTRIE, ABSATZMAERKTE, WINDENERGIEPOTENTIAL 664 16.5.1 ENTWICKLUNG DER ABSATZMAERKTE 665 16.5.2 DIE WINDKRAFTANLAGENHERSTELLER 667 16.5.3 ZULIEFERERINDUSTRIE UND DIENSTLEISTUNGSUNTERNEHMEN 670 16.5.4 UEBER DAS WINDENERGIEPOTENTIAL 673 LITERATUR 677 INHALTSVERZEICHNIS XVII 17 WINDENERGIENUTZUNG IM KUESTENVORFELD DER MEERE 679 17.1 TECHNISCHE PROBLEME DER OFFSHORE-AUFSTELLUNG VON WINDKRAFTANLAGEN . . 680 17.1.1 TECHNISCHE ANFORDERUNGEN AN DIE WINDKRAFTANLAGEN 680 17.1.2 GRUENDUNG AUF DEM MEERESGRUND 683 17.1.3 ELEKTRISCHE KONZEPTION . 688 17.2 TRANSPORT UND MONTAGE 694 17.3 BETRIEB VON OFFSHORE-WINDKRAFTANLAGEN 697 17.3.1 WETTERBEDINGTE ZUGAENGLICHKEIT 697 17.3.2 WARTUNG UND INSTANDHALTUNG 699 17.4 OFFSHORE-WINDENERGIENUTZUNG IM BEREICH DER NORD- UND OSTSEE 700 17.4.1 OZEANOGRAPHISCHE BEDINGUNGEN UND WINDVERHAELTNISSE 700 17.4.2 VOELKERRECHTLICHE SITUATION 704 17.4.3 GENEHMIGUNGSVERFAHREN 706 17.4.4 DIE ERSTEN OFFSHORE-WINDPARKS 709 17.4.5 KOMMERZIELLE OFFSHORE-WINDPARKS 710 LITERATUR 719 18 PLANUNG, ERRICHTUNG UND BETRIEB 721 18.1 PROJEKTENTWICKLUNG 722 18.2 GENEHMIGUNGSVERFAHREN 724 18.2.1 GESETZE UND REGELWERKE 725 18.2.2 PLANERISCHE VORGABEN DER GEMEINDEN UND REGIONALEN GREMIEN . . 727 18.2.3 BAUGENEHMIGUNG FUER KLEINE ANLAGEN 729 18.2.4 GENEHMIGUNG VON WINDKRAFTPROJEKTEN NACH BIMSCHG 730 18.3 TECHNISCHE AUSLEGUNG VON WINDPARKS 732 18.3.1 AERODYNAMIK DER FELDAUFSTELLUNG 732 18.3.2 BAULICHE INFRASTRUKTUR 736 18.3.3 INTERNE ELEKTRISCHE VERKABELUNG 738 18.3.4 NETZANSCHLUSS 742 18.4 TRANSPORTPROBLEME 748 18.5 ERRICHTUNG AM AUFSTELLORT 752 18.5.1 STANDARDVERFAHREN 752 18.5.2 ERRICHTUNG OHNE SCHWERE HEBEZEUGE 756 18.5.3 EXTREM GROSSE ANLAGEN 759 18.5.4 GROSSE EXPERIMENTALANLAGEN MIT ZWEIBLATTROTOR 762 18.6 INBETRIEBNAHME 766 18.6.1 KOMMERZIELLE ANLAGEN UND WINDPARKS 767 18.6.2 VERSUCHSANLAGEN UND PROTOTYPEN 768 18.7 TECHNISCHE BETRIEBSFUEHRUNG 769 18.7.1 ERFASSUNG DER BETRIEBSDATEN 770 18.7.2 UEBERGEORDNETE BETRIEBSFUEHRUNG VON GROSSEN WINDPARKS 774 18.7.3 TECHNISCHE ZUSTANDSUEBERWACHUNG 775 18.8 BETRIEBSSICHERHEIT 777 18.8.1 TECHNISCHE SICHERHEITSSYSTEME 777 18.8.2 GEFAHREN DURCH EXTREME WETTERLAGEN 782 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 18.9 WARTUNG UND INSTANDSETZUNG 787 18.9.1 REGULAERE WARTUNG 788 18.9.2 SCHADENSURSACHEN UND REPARATURRISIKEN 789 18.9.3 STATISTISCHE AUSWERTUNGEN 793 LITERATUR 795 19 KOSTEN VON WINDKRAFTANLAGEN UND ANWENDUNGSPROJEKTEN 797 19.1 HERSTELLKOSTEN UND VERKAUFSPREISE VON WINDKRAFTANLAGEN 798 19.1.1 SPEZIFISCHE KOSTEN UND BEZUGSGROESSEN 799 19.1.2 DIE BAUMASSE ALS GRUNDLAGE ZUR ERMITTLUNG DER HERSTELLKOSTEN . . 801 19.1.3 BAUMASSEN AUSGEFUEHRTER WINDKRAFTANLAGEN 805 19.1.4 ERMITTLUNG DER HERSTELLKOSTEN MIT MASSENBEZOGENEN KOSTENWERTEN 808 19.1.5 HERSTELLKOSTEN DER HEUTIGEN WINDKRAFTANLAGEN 810 19.1.6 KONZEPTIONELLE MERKMALE UND HERSTELLKOSTEN 815 19.1.7 KOSTENDEGRESSION IN DER SERIENFERTIGUNG 818 19.1.8 KOSTENSENKUNG DURCH TECHNISCHE WEITERENTWICKLUNG 820 19.1.9 ALTERNATIVE TECHNISCHE KONZEPTIONEN 820 19.1.10 UEBER DIE ENTWICKLUNGSKOSTEN VON WINDKRAFTANLAGEN 822 19.1.11 PREISKALKULATION IN DER SERIENFERTIGUNG UND VERKAUFSPREISE VON WINDKRAFTANLAGEN 824 19.2 INVESTITIONSKOSTEN VON SCHLUESSELFERTIGEN ANWENDUNGSPROJEKTEN 827 19.2.1 PROJEKTENTWICKLUNG 827 19.2.2 FUNDAMENTE UND GELAENDEERSCHLIESSUNG 828 19.2.3 NETZANSCHLUSS UND VERKABELUNG 829 19.2.4 SONSTIGE KOSTEN 832 19.2.5 TYPISCHE KOSTENBEISPIELE 833 19.3 BETRIEBSKOSTEN 837 19.3.1 WARTUNG UND INSTANDSETZUNG 837 19.3.2 VERSICHERUNGEN 839 19.3.3 SONSTIGE BETRIEBSKOSTEN 840 19.3.4 GESAMTE JAEHRLICHE BETRIEBSKOSTEN 841 19.4 OFFSHORE-PROJEKTE 842 19.4.1 INVESTITIONSKOSTEN 842 19.4.2 BETRIEBSKOSTEN 847 LITERATUR 849 20 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER STROMERZEUGUNG AUS WINDENERGIE 851 20.1 FINANZIERUNG UND GESELLSCHAFTSRECHTLICHE ORGANISATION 852 20.2 STROMERZEUGUNGSKOSTEN UND AMORTISATIONSZEITEN 855 20.2.1 GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG 855 20.2.2 STATISCHE BETRACHTUNGSWEISE 856 20.2.3 DYNAMISCHE BERECHNUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 863 20.3 STROMERZEUGUNGSKOSTEN AUS WINDENERGIE IM VERGLEICH ZU ANDEREN ENERGIESYSTEMEN 870 20.4 ENERGETISCHE AMORTISATION VON WINDKRAFTANLAGEN 873 INHALTSVERZEICHNIS XIX 20.5 BESCHAEFTIGUNGSEFFEKT DER WINDKRAFTNUTZUNG 874 20.6 BEDEUTUNG DER ENERGIEWIRTSCHAFTLICHEN RAHMENBEDINGUNGEN FUER DIE NUTZUNG DER ERNEUERBAREN ENERGIEN 875 LITERATUR 877 GLOSSAR - ENGLISCHE FACHAUSDRUECKE 879 DEUTSCH - ENGLISCH 879 ENGLISCH - DEUTSCH 890 SACHVERZEICHNIS 901
adam_txt	ERICH HAU WINDKRAFTANLAGEN GRUNDLAGEN, TECHNIK, EINSATZ, WIRTSCHAFTLICHKEIT 4., VOLLSTAENDIG NEU BEARBEITETE AUFLAGE FYA SPRINGER INHALTSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS XXI 1 WINDMUEHLEN UND WINDRAEDER 1 1.1 UEBER DIE URSPRUENGE DER WINDMUEHLEN 1 1.2 EUROPAEISCHE WINDMUEHLENTYPEN 4 1.3 WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG DER WINDMUEHLEN* 12 1.4 WISSENSCHAFT UND TECHNISCHE ENTWICKLUNG IM WINDMUEHLENBAU 14 1.5 DIE AMERIKANISCHE WINDTURBINE 18 LITERATUR 22 2 STROM AUS WIND - DIE ERSTEN VERSUCHE 23 2.1 POUL LA COUR - EIN PIONIER IN DAENEMARK 23 2.2 WINDKRAFTWERKE - GROSSE PLAENE IN DEUTSCHLAND 29 2.3 1250 KW AUS DEM WIND - DIE ERSTE GROSSANLAGE IN DEN USA 33 2.4 WINDKRAFTANLAGEN IN DEN 50ER JAHREN - VOR DER ENERGIEKRISE 36 2.5 NACH DER ENERGIEKRISE - AUFBRUCH IN DIE MODERNE WINDENERGIENUTZUNG . 44 2.6 DIE GROSSEN VERSUCHSANLAGEN DER 80ER JAHRE 47 2.7 DER ERSTE ERFOLG DER KLEINEN WINDKRAFTANLAGEN IN DAENEMARK 56 2.8 DIE AMERIKANISCHEN WINDFARMEN 58 LITERATUR 63 3 BAUFORMEN VON WINDKRAFTANLAGEN 65 3.1 ROTOREN MIT VERTIKALER DREHACHSE 66 3.2 HORIZONTALACHSEN-ROTOREN 69 3.3 WINDENERGIE-KONZENTRATOREN 72 3.4 BEGRIFFE UND BEZEICHNUNGEN . 77 LITERATUR 78 4 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER WINDENERGIEWANDLUNG 79 4.1 DIE ELEMENTARE IMPULSTHEORIE NACH BETZ 79 4.2 WIDERSTANDS- UND AUFTRIEBSNUTZENDE WINDENERGIEWANDLER 84 LITERATUR 87 INHALTSVERZEICHNIS AERODYNAMIK DES ROTORS 89 , 5.1 PHYSIKALISCH-MATHEMATISCHE MODELLE UND BERECHNUNGSVERFAHREN 90 5.1.1 BLATTELEMENTTHEORIE . 91 5.1.2 WIRBELMODELL DER ROTORSTROEMUNG 96 5.1.3- NUMERISCHE STROEMUNGSSIMULATION 98 5.1.4 ROTORNACHLAUFSTROEMUNG 99 5.2 LEISTUNGSCHARAKTERISTIK DES ROTORS 103 5.2.1 RQTORLEISTUNGSKENNFELD 103 5.2.2 LEISTUNGSCHARAKTERISTIKEN VERSCHIEDENER ROTORBAUARTEN 105 5.3 AERODYNAMISCHE LEISTUNGSREGELUNG 107 5.3.1 BLATTEINSTELLWINKELREGELUNG 108 5.3.2 LEISTUNGSBEGRENZUNG DURCH STROEMUNGSABLOESUNG (STALL) 113 5.3.3 AKTIVE STEUERUNG DER STROEMUNGSABLOESUNG 118 5.3.4 INSTATIONAERE EFFEKTE UND GRENZSCHICHTBEEINFLUSSUNG 119 5.3.5 AUS DEM WIND DREHEN 122 5.4 DAS"AERODYNAMISCHE PROFIL 123 5.4.1 CHARAKTERISTISCHE EIGENSCHAFTEN 123 5.4.2 PROFILGEOMETRIE UND SYSTEMATIK 126 5.4.3 LAMINARPRONLE 131 5.4.4 EINFLUSS AUF DEN ROETORLEISTUNGSBEIWERT 135 5.5 KONZEPTIONELLE ROTORMERKMALE UND LEISTUNGSCHARAKTERISTIK 137 5.5.1 ANZAHL DER ROTORBLAETTER 137 5.5.2 OPTIMALE FORM DES BLATTUMRISSES 139 5.5.3 VERWINDUNG DER ROTORBLAETTER 145 5.5.4 BLATTDICKE 147 5.5.5 AUSLEGUNGSSCHNELLAUFZAHL 148 5.6 AUSGEFUEHRTE ROTORBLAETTER 151 5.7 WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG DES ROTORS 154 5.8 AERODYNAMIK DER VERTIKALACHSEN-ROTOREN 158 5.9 EXPERIMENTELLE ROTORAERODYNAMIK 163 5.9.1 MODELLMESSUNGEN IM WINDKANAL 163 5.9.2 MESSUNGEN AN ORIGINALANLAGEN 166 LITERATUR 168 BELASTUNGEN UND STRUKTURBEANSPRUCHUNGEN 171 6.1 BELASTUNGSARTEN UND IHRE WIRKUNG AUF DIE WINDKRAFTANLAGE 172 6.2 KOORDINATENSYSTEME UND BEZEICHNUNGEN 174 6.3 URSACHEN DER BELASTUNGEN 175 6.3.1 EIGENGEWICHT, ZENTRIFUGAL- UND KREISELKRAEFTE 176 6.3.2 GLEICHFOERMIGE, STATIONAERE ROTORANSTROEMUNG 177 6.3.3 HOEHENPROFIL DER WINDGESCHWINDIGKEIT 181 6.3.4 SCHRAEGANSTROEMUNG DES ROTORS 182 6.3.5 TURMUMSTROEMUNG 183 6.3.6 WINDTURBULENZ UND BOEEN 188 6.4 LASTANNAHMEN 192 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.4.1 INTERNATIONALE UND NATIONALE NORMEN 193 6.4.2 KLASSIFIZIERUNG DER WINDKRAFTANLAGEN UND WINDZONEN 196 6.4.3 NORMALE WINDBEDINGUNGEN 198 6.4.4 EXTREME WINDBEDINGUNGEN 199 6.4.5 ANDERE UMWELTEINFLUESSE 200 6.4.6 SONSTIGE EXTERNE BEDINGUNGEN 201 6.4.7 SICHERHEITSFAKTOREN 202 6.5 MASCHINENSTATUS UND LASTFAELLE 203 6.5.1 NORMALER BETRIEB . 204 6.5.2 TECHNISCHE STOERUNGEN 206 6.6 BEANSPRUCHSARTEN UND STRUKTURDIMENSIONIERUNG 208 6.7 ERMUEDUNGSFESTIGKEIT 209 6.7.1 LASTKOLLEKTIVE 210 6.7.2 MATHEMATISCHE MODELLE UND BERECHNUNGSVERFAHREN 213 6.8 KONZEPTMERKMALE UND STRUKTURBEANSPRUCHUNGEN 220 6.8.1 ANZAHL DER ROTORBLAETTER 220 6.8.2 ROTORNABENGELENKE BEIM ZWEIBLATTROTOR 222 6.8.3 STEIFIGKEIT DER ROTORBLAETTER 225 6.8.4 REGELUNGSSYSTEM 226 6.8.5 DREHZAHLELASTIZITAET UND DREHZAHLVARIABLE BETRIEBSWEISE 229 6.9 MESSTECHNISCHE ERFASSUNG DER STRUKTURBEANSPRUCHUNGEN 232 6.9.1 PRUEFSTANDVERSUCHE MIT ROTORBLAETTERN 233 6.9.2 DATENERFASSUNGSSYSTEME UND MESSUNGEN AN ORIGINALANLAGEN . . . 234 LITERATUR 237 ROTORBLAETTER 239 7.1 MATERIALFRAGEN 240 7.2 VORBILD: FLUGZEUGTRAGFLUEGEL . . . . 242 7.3 FRUEHERE EXPERIMENTELLE BAUWEISEN VON ROTORBLAETTERN 245 7.3.1 GENIETETE ALUMINIUMKONSTRUKTIONEN 245 7.3.2 STAHLBAUWEISEN .' 247 7.3.3 TRADITIONELLE HOLZBAUWEISE 251 7.3.4 AELTERE FASERVERBUNDBAUWEISEN 252 7.3.5 HOLZ-EPOXID-VERBUNDBAUWEISE 257 7.4 MODERNE ROTORBLAETTER IN FASERVERBUNDTECHNIK 258 7.4.1 FASERVERBUND-TECHNOLOGIE 258 7.4.2 KONSTRUKTIVE AUSLEGUNG DER ROTORBLAETTER 260 7.4.3 FERTIGUNGSVERFAHREN 261 7.5 BLATTANSCHLUSS ZUR ROTORNABE 264 7.6 ROTORBLATTBAUWEISEN IM VERGLEICH 268 7.7 AERODYNAMISCHE BREMSKLAPPEN 272 7.8 BLITZSCHUTZ 274 7.9 ENTEISUNG 275 LITERATUR 276 XII INHALTSVERZEICHNIS MECHANISCHER TRIEBSTRANG UND MASCHINENHAUS 277 8.1 GRUNDSAETZLICHE UEBERLEGUNG ZUR LEISTUNGSUEBERTRAGUNG 278 8.2 EXPERIMENTELLE KONZEPTIONEN 281 8.2.1 GENERATOR IM TURMFUSS 281 8.2.2 GENERATOR SENKRECHT IM TURMKOPF 283 8.3 HEUTIGE STARIDARDBAUWEISEN 284 8.3.1 GENERATORANTRIEB MIT UEBERSETZUNGSGETRIEBE 284 8.3.2 GETRIEBELOSER TRIEBSTRANG 285 8.4, ROTORNABE 287 8.4.1 GEGOSSENE ROTORNABEN FUER DREIBLATTROTOREN 289 8.4.2 ROTORNABENBAUARTEN FUER ZWEIBLATTROTOREN 290 8.5 BLATTVERSTELLMECHANISMUS 294 8.5.1 ROTORBLATTLAGERUNG 296 8.5.2 BLATTVERSTELLSYSTEME MIT HYDRAULISCHEM ANTRIEB 299 8.5.3 BLATTVERSTELLSYSTEME MIT ELEKTRISCHEM ANTRIEB 301 8.5.4 PASSIVE BLATTVERSTELLUNG 304 8.5.5 REDUNDANZ- UND SICHERHEITSFRAGEN 305 8.6 ROTORLAGERUNG 307 8.6.1 LAGERPROBLEME 307 8.6.2 ROTORWELLE MIT SEPARATEN LAGERN 310 8.6.3 DREIPUNKT-LAGERUNG VON ROTORWELLE UND GETRIEBE 311 8.6.4 ROTORLAGERUNG IM GETRIEBE 313 8.6.5 EINLAGER"-KONZEPTION 314 8.6.6 ROTORLAGERUNG AUF EINER FESTSTEHENDEN ACHSE 315 8.7 ROTORBREMSE 316 8.8 UEBERSETZUNGSGETRIEBE .- 319 8.8.1 GETRIEBEBAUARTEN 319 8.8.2 AEUSSERE BELASTUNGSVORGABEN FUER DAS GETRIEBE 323 8.8.3 INNERE GETRIEBEDIMENSIONIERUNG UND KONSTRUKTIVE AUSLEGUNG . . 326 8.8.4 WIRKUNGSGRAD UND GERAEUSCHENTWICKLUNG 327 8.9 DREHZAHLVARIABLE UEBERLAGERUNGSGETRIEBE 330 8.10 TORSIONSELASTIZITAET IM MECHANISCHEN TRIEBSTRANG 332 8.11 EINBAU DES ELEKTRISCHEN GENERATORS 335 8.12 MASCHINENHAUS 338 8.12.1 HILFSAGGREGATE UND SONSTIGE EINBAUTEN 338 8.12.2 BAUWEISE UND STATISCHE KONZEPTION 340 8.12.3 AEUSSERE FORM - AESTHETISCHE GESICHTSPUNKTE 343 8.13 WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG 346 8.14 ZUSAMMENBAU UND FUNKTIONSPRUEFUNG 350 LITERATUR 352 INHALTSVERZEICHNIS XIII 9 ELEKTRISCHES SYSTEM 353 9.1 GENERATORBAUARTEN 354 9.1.1 SYNCHRONGENERATOR 354 9.1.2 ASYNCHRONGENERATOR 358 9.1.3 GENERATOREN MIT PERMANENTMAGNETERREGUNG . - 362 9.2 BEURTEILUNGSKRITERIEN FUER DEN EINSATZ ELEKTRISCHER GENERATOREN IN WINDKRAFTANLAGEN 364 9.3 DREHZAHLFESTE GENERATOREN MIT DIREKTER NETZKOPPLUNG 367 9.3.1 SYNCHRONGENERATOR MIT DIREKTER NETZKOPPLUNG 368 9.3.2 ASYNCHRONGENERATOR MIT DIREKTER NETZKOPPLUNG 369 9.3.3 ASYNCHRONGENERATOR MIT VARIABLEM SCHLUPF 371 9.3.4 DREHZAHLGESTUFTE GENERATORSYSTEME 372 9.4 DREHZAHLVARIABLE GENERATORSYSTEME MIT FREQUENZUMRICHTER 374 9.4.1 FREQUENZUMRICHTER 375 9.4.2 SYNCHRONGENERATOR MIT FREQUENZUMFORMER 378 9.4.3 ASYNCHRONGENERATOR MIT UEBERSYNCHRONER STROMRICHTERKASKADE . . 380 9.4.4 DOPPELTGESPEISTER ASYNCHRONGENERATOR 381 9.5 DIREKT VOM ROTOR ANGETRIEBENE DREHZAHLVARIABLE GENERATORSYSTEME . 384 9.5.1 SYNCHRONGENERATOR MIT ELEKTRISCHER ERREGUNG 384 9.5.2 GENERATORSYSTEME MIT PERMANENTMAGNET-GENERATOREN 386 9.6 ELEKTRISCHE GESAMTAUSRUESTUNG DER WINDKRAFTANLAGE 388 9.6.1 GROSSE ANLAGEN 389 9.6.2 KLEINE UND MITTLERE ANLAGEN ' 391 9.7 ELEKTROTECHNISCHE KONZEPTIONEN IM VERGLEICH 393 LITERATUR 396 10 REGELUNG UND BETRIEBSFUEHRUNG 397 10.1 BETRIEBSDATENERFASSUNG 398 10.1.1 BETRIEBSWINDMESSSYSTEM 399 10.1.2 ELEKTRISCHE LEISTUNGSMESSUNG 401 10.2 SICHERHEITSSYSTEM 403 10.3 PRINZIPIELLE FUNKTIONSWEISE DER REGELUNGSSYSTEME 403 10.4 WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG 405 10.5 LEISTUNGSREGELUNG UND DREHZAHLFUEHRUNG DURCH VERSTELLEN DES ROTORBLATTEINSTELLWINKELS 407 10.5.1 REGELSTRECKEN UND RECHNERISCHE SIMULATION 409 10.5.2 BETRIEB MIT DIREKT NETZGEKOPPELTEM GENERATOR 413 10.5.3 NETZPARALLELBETRIEB MIT DREHZAHLVARIABLEM GENERATOR UND FREQUENZUMRICHTER 418 10.5.4 INSELBETRIEB OHNE DREHZAHLFUEHRUNG DURCH DAS NETZ 420 10.6 LEISTUNGSBEGRENZUNG DURCH DEN AERODYNAMISCHEN STALL 422 10.6.1 NETZPARALLELBETRIEB MIT FESTEM BLATTEINSTELLWINKEL 422 10.6.2 INSELBETRIEB MIT FESTEM BLATTEINSTELLWINKEL 423 10.6.3 AKTIVE STALL-REGELUNG 425 10.7 BETRIEBSFUEHRUNG UND BETRIEBSZYKLUS 427 R XIV INHALTSVERZEICHNIS 10.7.1 BETRIEBSZUSTAENDE 428 10.7.2 ZUSAMMENWIRKEN MIT DEM STROMNETZ 430 LITERATUR 433 11 SCHWINGUNGSVERHALTEN 435 11.1 ANREGENDEN KRAEFTE UND SCHWINGUNGSFREIHEITSGRADE 436 11.2 AEROELASTISCHES VERHALTEN DER ROTORBLAETTER 438 11.2.1 STATISCHE DIVERGENZ 439 11.2.2 EIGENFREQUENZEN UND SCHWINGUNGSFORMEN 440 V 11.2.3 TYPISCHE ROTORBLATTSCHWINGUNGEN 442 11.3 TORSIONSSCHWINGUNGEN DES TRIEBSTRANGS 444 11.3.1 MECHANISCHES ERSATZMODELL 445 11.3.2 ERSATZMODELLE FUER DIE ELEKTRISCHE NETZKOPPLUNG 448 11.3.3 EIGENFREQUENZEN UND EIGENSCHWINGUNGSFORMEN 449 11.3.4 SCHWINGUNGSANREGUNGEN UND RESONANZEN 452 11.4 DYNAMIK DER WINDRICHTUNGSNACHFUEHRUNG 454 11.4.1 MECHANISCHES MODELL UND MOMENTE UM DIE HOCHACHSE 455 11.4.2 SCHWINGUNGSANREGUNGEN UND RESONANZEN 457 11.5 SCHWINGUNGEN DER GESAMTANLAGE 459 11.5.1 TURMSTEIFIGKEIT 459 11.5.2 RESONANZDIAGRAMME AUSGEFUEHRTER ANLAGEN 461 11.6 RECHNERISCHE SIMULATION DES SCHWINGUNGSVERHALTENS 467 LITERATUR 471 12 DER TURM 473 12.1 BAUARTEN UND VARIANTEN 474 12.2 FESTIGKEITS- UND STEIFIGKEITSANFORDERUNGEN 477 12.3 TURMAUSLEGUNG NACH DEUTSCHEN BAUVORSCHRIFTEN 479 12.4 FREITRAGENDE STAHLROHRTUERME 480 12.4.1 STEIFIGKEIT UND BAUMASSE 480 12.4.2 KONSTRUKTION UND FERTIGUNGSTECHNIK 482 12.4.3 AUFSTIEGSHILFEN UND EINBAUTEN 485 12.5 BETONTUERME 488 12.5.1 ORTBETON-BAUWEISE 489 12.5.2 BETON-FERTIGTEILBAUWEISE 491 12.6 GITTERTUERME 495 12.7 TURM-KONZEPTIONEN IM VERGLEICH 498 12.8 FUNDAMENT 500 LITERATUR 503 13 WINDVERHAELTNISSE 505 13.1 URSACHEN DES WINDES UND GLOBALE VERTEILUNG DER MITTLEREN WINDGESCHWINDIGKEITEN 505 13.2 WINDVERHAELTNISSE IN EUROPA UND IN DEUTSCHLAND 508 13.3 CHARAKTERISTISCHE GROESSEN UND GESETZMAESSIGKEITEN 512 INHALTSVERZEICHNIS XV 13.3.1 MITTLERE JAHRESWINDGESCHWINDIGKEIT UND HAEUFIGKEITSVERTEILUNG DER WINDGESCHWINDIGKEITEN 512 13.3.2 ZUNAHME DER WINDGESCHWINDIGKEIT MIT DER HOEHE 515 13.3.3 STETIGKEIT DES WINDES 517 13.3.4 WINDTURBULENZ UND BOEEN 523 13.4 LOKALE WINDVERHAELTNISSE - TOPOGRAPHIE UND HINDERNISSE 526 13.5 ERMITTLUNG DER WINDGESCHWINDIGKEIT 528 13.5.1 WINDMESSUNGEN 528 13.5.2 ERMITTLUNG DER WINDDATEN UND DER ENERGIELIEFERUNG NACH DEM EUROPAEISCHEN WINDATLAS 533 13.5.3 NUMERISCHE MODELLE ZUR SIMULATION VON DREIDIMENSIONALEN WINDFELDERN 536 LITERATUR 538 14 LEISTUNGSABGABE UND ENERGIELIEFERUNG 539 14.1 VOM ROTORLEISTUNGSKENNFELD ZUR EFFEKTIVEN ANLAGENLEISTUNG 540 14.1.1 INSTALLIERTE GENERATORLEISTUNG UND ROTORDREHZAHL 540 14.1.2 LEISTUNGSVERLUSTE DURCH REGELUNG UND BETRIEBSFUEHRUNG 545 14.1.3 VERLUSTE IM MECHANISCH-ELEKTRISCHEN TRIEBSTRANG 547 14.1.4 LEISTUNGSBEIWERTE AUSGEFUEHRTER ANLAGEN 550 14.2 NORMIERTE LEISTUNGSKENNLINIE 551 14.2.1 DEFINITIONEN, EIGENSCHAFTEN UND GEWAEHRLEISTUNG 551 14.2.2 VERMESSUNG DER LEISTUNGSKENNLINIE 553 14.3 AUFSTELLORTBEZOGENE EINFLUESSE AUF DIE LEISTUNGSKENNLINIE 559 14.3.1 SCHWIERIGES GELAENDE 559 14.3.2 LUFTDICHTE 560 14.3.3 TURBULENZ 563 14.3.4 SONSTIGE WETTERBEDINGTE EINFLUESSE 565 14.3.5 VERSCHMUTZUNG DER ROTORBLAETTER 565 14.4 GLEICHFOERMIGKEIT DER LEISTUNGSABGABE 567 14.5 JAHRESENERGIELIEFERUNG 569 14.5.1 BERECHNUNGSVERFAHREN 569 14.5.2 WINDDATEN AM AUFSTELLORT 572 14.5.3 NAEHERUNGSWEISE ERMITTLUNG DER ENERGIELIEFERUNG 574 14.5.4 TECHNISCHE VERFUEGBARKEIT UND KAPAZITAETSFAKTOR 577 14.5.5 SICHERHEITSABSCHLAEGE 580 14.6 WICHTIGE ENTWURFSPARAMETER UND ENERGIELIEFERUNG 582 14.6.1 ANLAGEN-LEISTUNGSBEIWERT 583 14.6.2 ROTORDURCHMESSER 584 14.6.3 OPTIMALE ROTORDREHZAHL UND DREHZAHLVARIABILITAET 585 14.6.4 LEISTUNGSREGELUNG 588 14.6.5 INSTALLIERTE GENERATORLEISTUNG 589 14.6.6 NABENHOEHE DES ROTORS 592 14.6.7 BETRIEBSWINDGESCHWINDIGKEITSBEREICH 593 XVI INHALTSVERZEICHNIS 14.6.8 DIE WINDKRAFTANLAGE ALS ENERGIEWANDLER - EINE GRUNDSAETZLICHE BETRACHTUNG 594 LITERATUR 595 15 UMWELTVERHALTEN 597 15.1 GEFAHREN FUER DIE UMGEBUNG 598 15.1.1 - WIE WEIT KANN EIN ROTORBLATT FLIEGEN? 598 15.1.2 RIS'IKOBETRACHTUNGEN 601 15.2 GERAEUSCHENTWICKLUNG 602 15.2.1 AKUSTISCHE KENNGROESSEN UND ZULAESSIGE IMMISSIONSWERTE 602 15.2.2 GERAEUSCHQUELLEN BEI WINDKRAFTANLAGEN 605 15.2.3 GERAEUSCHENTWICKLUNG GEGENWAERTIGER ANLAGEN 609 15.3 SCHATTENWURF 613 15.4 STOERUNGEN VON FUNK UND FERNSEHEN 617 15.5 STOERUNGEN DER VOGELWELT 620 15.6 LANDVERBRAUCH 621 15.7 OPTISCHE BEEINTRAECHTIGUNG DER LANDSCHAFT 623 15.8 WINDENERGIENUTZUNG UND KLIMASCHUTZ 625 15.8.1 EINFLUSS AUF DAS UMGEBUNGSKLIMA 626 15.8.2 NUTZUNG DER WINDKRAFT UND C02-EMISSIONEN 626 LITERATUR 628 16 ANWENDUNGSKONZEPTIONEN UND EINSATZBEREICHE 631 /16.1 WINDKRAFTANLAGEN IM INSELBETRIEB 632 16.1.1 AUTONOME STROMVERSORGUNG MIT WINDENERGIE - DIE SPEICHERPROBLEMATIK 633 16.1.2 HEIZEN MIT WINDENERGIE 638 16.1.3 WASSERPUMPEN 641 16.1.4 ENTSALZEN VON MEERWASSER 644 16.2 INSELNETZE MIT DIESELGENERATOREN UND WINDKRAFTANLAGEN 647 16.3 WINDKRAFTANLAGEN IM VERBUND MIT DEM STROMNETZ 652 16.3.1 EINZELANLAGEN IM NETZPARALLELBETRIEB 652 16.3.2 WINDFARMEN UND WINDPARKS 653 16.4 WINDKRAFTANLAGEN IM KRAFTWERKVERBUND DER ENERGIEVERSORGUNGSUNTERNEHMEN 657 16.4.1 DIE REGELUNGSPROBLEMATIK 658 16.4.2 DAS VERBUNDNETZ 661 16.4.3 BEITRAG ZUR GESICHERTEN LEISTUNG 663 16.5 WINDKRAFTANLAGENINDUSTRIE, ABSATZMAERKTE, WINDENERGIEPOTENTIAL 664 16.5.1 ENTWICKLUNG DER ABSATZMAERKTE 665 16.5.2 DIE WINDKRAFTANLAGENHERSTELLER 667 16.5.3 ZULIEFERERINDUSTRIE UND DIENSTLEISTUNGSUNTERNEHMEN 670 16.5.4 UEBER DAS WINDENERGIEPOTENTIAL 673 LITERATUR 677 INHALTSVERZEICHNIS XVII 17 WINDENERGIENUTZUNG IM KUESTENVORFELD DER MEERE 679 17.1 TECHNISCHE PROBLEME DER OFFSHORE-AUFSTELLUNG VON WINDKRAFTANLAGEN . . 680 17.1.1 TECHNISCHE ANFORDERUNGEN AN DIE WINDKRAFTANLAGEN 680 17.1.2 GRUENDUNG AUF DEM MEERESGRUND 683 17.1.3 ELEKTRISCHE KONZEPTION . 688 17.2 TRANSPORT UND MONTAGE 694 17.3 BETRIEB VON OFFSHORE-WINDKRAFTANLAGEN 697 17.3.1 WETTERBEDINGTE ZUGAENGLICHKEIT 697 17.3.2 WARTUNG UND INSTANDHALTUNG 699 17.4 OFFSHORE-WINDENERGIENUTZUNG IM BEREICH DER NORD- UND OSTSEE 700 17.4.1 OZEANOGRAPHISCHE BEDINGUNGEN UND WINDVERHAELTNISSE 700 17.4.2 VOELKERRECHTLICHE SITUATION 704 17.4.3 GENEHMIGUNGSVERFAHREN 706 17.4.4 DIE ERSTEN OFFSHORE-WINDPARKS 709 17.4.5 KOMMERZIELLE OFFSHORE-WINDPARKS 710 LITERATUR 719 18 PLANUNG, ERRICHTUNG UND BETRIEB 721 18.1 PROJEKTENTWICKLUNG 722 18.2 GENEHMIGUNGSVERFAHREN 724 18.2.1 GESETZE UND REGELWERKE 725 18.2.2 PLANERISCHE VORGABEN DER GEMEINDEN UND REGIONALEN GREMIEN . . 727 18.2.3 BAUGENEHMIGUNG FUER KLEINE ANLAGEN 729 18.2.4 GENEHMIGUNG VON WINDKRAFTPROJEKTEN NACH BIMSCHG 730 18.3 TECHNISCHE AUSLEGUNG VON WINDPARKS 732 18.3.1 AERODYNAMIK DER FELDAUFSTELLUNG 732 18.3.2 BAULICHE INFRASTRUKTUR 736 18.3.3 INTERNE ELEKTRISCHE VERKABELUNG 738 18.3.4 NETZANSCHLUSS 742 18.4 TRANSPORTPROBLEME 748 18.5 ERRICHTUNG AM AUFSTELLORT 752 18.5.1 STANDARDVERFAHREN 752 18.5.2 ERRICHTUNG OHNE SCHWERE HEBEZEUGE 756 18.5.3 EXTREM GROSSE ANLAGEN 759 18.5.4 GROSSE EXPERIMENTALANLAGEN MIT ZWEIBLATTROTOR 762 18.6 INBETRIEBNAHME 766 18.6.1 KOMMERZIELLE ANLAGEN UND WINDPARKS 767 18.6.2 VERSUCHSANLAGEN UND PROTOTYPEN 768 18.7 TECHNISCHE BETRIEBSFUEHRUNG 769 18.7.1 ERFASSUNG DER BETRIEBSDATEN 770 18.7.2 UEBERGEORDNETE BETRIEBSFUEHRUNG VON GROSSEN WINDPARKS 774 18.7.3 TECHNISCHE ZUSTANDSUEBERWACHUNG 775 18.8 BETRIEBSSICHERHEIT 777 18.8.1 TECHNISCHE SICHERHEITSSYSTEME 777 18.8.2 GEFAHREN DURCH EXTREME WETTERLAGEN 782 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 18.9 WARTUNG UND INSTANDSETZUNG 787 18.9.1 REGULAERE WARTUNG 788 18.9.2 SCHADENSURSACHEN UND REPARATURRISIKEN 789 18.9.3 STATISTISCHE AUSWERTUNGEN 793 LITERATUR 795 19 KOSTEN VON WINDKRAFTANLAGEN UND ANWENDUNGSPROJEKTEN 797 19.1 HERSTELLKOSTEN UND VERKAUFSPREISE VON WINDKRAFTANLAGEN 798 19.1.1 SPEZIFISCHE KOSTEN UND BEZUGSGROESSEN 799 19.1.2 DIE BAUMASSE ALS GRUNDLAGE ZUR ERMITTLUNG DER HERSTELLKOSTEN . . 801 19.1.3 BAUMASSEN AUSGEFUEHRTER WINDKRAFTANLAGEN 805 19.1.4 ERMITTLUNG DER HERSTELLKOSTEN MIT MASSENBEZOGENEN KOSTENWERTEN 808 19.1.5 HERSTELLKOSTEN DER HEUTIGEN WINDKRAFTANLAGEN 810 19.1.6 KONZEPTIONELLE MERKMALE UND HERSTELLKOSTEN 815 19.1.7 KOSTENDEGRESSION IN DER SERIENFERTIGUNG 818 19.1.8 KOSTENSENKUNG DURCH TECHNISCHE WEITERENTWICKLUNG 820 19.1.9 ALTERNATIVE TECHNISCHE KONZEPTIONEN 820 19.1.10 UEBER DIE ENTWICKLUNGSKOSTEN VON WINDKRAFTANLAGEN 822 19.1.11 PREISKALKULATION IN DER SERIENFERTIGUNG UND VERKAUFSPREISE VON WINDKRAFTANLAGEN 824 19.2 INVESTITIONSKOSTEN VON SCHLUESSELFERTIGEN ANWENDUNGSPROJEKTEN 827 19.2.1 PROJEKTENTWICKLUNG 827 19.2.2 FUNDAMENTE UND GELAENDEERSCHLIESSUNG 828 19.2.3 NETZANSCHLUSS UND VERKABELUNG 829 19.2.4 SONSTIGE KOSTEN 832 19.2.5 TYPISCHE KOSTENBEISPIELE 833 19.3 BETRIEBSKOSTEN 837 19.3.1 WARTUNG UND INSTANDSETZUNG 837 19.3.2 VERSICHERUNGEN 839 19.3.3 SONSTIGE BETRIEBSKOSTEN 840 19.3.4 GESAMTE JAEHRLICHE BETRIEBSKOSTEN 841 19.4 OFFSHORE-PROJEKTE 842 19.4.1 INVESTITIONSKOSTEN 842 19.4.2 BETRIEBSKOSTEN 847 LITERATUR 849 20 WIRTSCHAFTLICHKEIT DER STROMERZEUGUNG AUS WINDENERGIE 851 20.1 FINANZIERUNG UND GESELLSCHAFTSRECHTLICHE ORGANISATION 852 20.2 STROMERZEUGUNGSKOSTEN UND AMORTISATIONSZEITEN 855 20.2.1 GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG 855 20.2.2 STATISCHE BETRACHTUNGSWEISE 856 20.2.3 DYNAMISCHE BERECHNUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT 863 20.3 STROMERZEUGUNGSKOSTEN AUS WINDENERGIE IM VERGLEICH ZU ANDEREN ENERGIESYSTEMEN 870 20.4 ENERGETISCHE AMORTISATION VON WINDKRAFTANLAGEN 873 INHALTSVERZEICHNIS XIX 20.5 BESCHAEFTIGUNGSEFFEKT DER WINDKRAFTNUTZUNG 874 20.6 BEDEUTUNG DER ENERGIEWIRTSCHAFTLICHEN RAHMENBEDINGUNGEN FUER DIE NUTZUNG DER ERNEUERBAREN ENERGIEN 875 LITERATUR 877 GLOSSAR - ENGLISCHE FACHAUSDRUECKE 879 DEUTSCH - ENGLISCH 879 ENGLISCH - DEUTSCH 890 SACHVERZEICHNIS 901
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Inhaltsverzeichnis

Würzburg Teilbibliothek Röntgenring - KV, Raum C.2.05

Bestandesangaben von Würzburg Teilbibliothek Röntgenring - KV, Raum C.2.05
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Exemplar 1	nicht ausleihbar Verfügbar

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