ENBREEZE 15 KW WINDERNERGIEANLAGE 

DIE ANLAGE IM DETAIL - EINE PITCH-GEREGELTE LEELÄUFER WINDENERGIEANLAGE

Die Windenergieanlage enbreeze 15 kW ist eine pitch-geregelte Leeläufer Windenergieanlage mit einer aktiven Windrichtungsnachführung und drei Rotorblättern, die sich um die horizontale Achse drehen. Die Anlage hat einen Rotordurchmesser von 11,5 m und eine Nennleistung von 15 kW. Die Nabenhöhe der Anlage beträgt 20,85 m, wohingegen der höchste Punkt der Anlage einschließlich der Rotorblätter bei 26,6 m liegt. Das untere Segment des Stahlturms der Anlage hat einen Durchmesser von 813 mm, das obere Segment hat einen Durchmesser von 508 mm. Dadurch fällt der Schattenwurf der Anlage sehr gering aus. Mit der 15-kW-Kleinwindkraftanlage bedient enbreeze ein ganz neues Marktsegment. Wir möchten kleinen und mittelständischen Unternehmen, Kommunen, Forschungs- und Lehrinstitutionen einen Weg aufzeigen, um ihren Beitrag zur Nachhaltigkeit effizient und wirtschaftlich umzusetzen. Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir eine in diesem Marktsegment einzigartige Anlagengröße gewählt.

Die enbreeze 15 kW Anlage ist viel kleiner als handelsübliche Großwindkraftanlagen (150 m), liegt mit 22 Metern Nabenhöhe jedoch deutlich über der von Kleinstanlagen für den Privatgebrauch. Da die enbreeze 15 kW auch bei niedrigen Windgeschwindigkeiten optimale Erträge erzielt, sie darüber hinaus sehr leise ist und gut ins Stadtbild passt, ist sie eine echte Alternative für die Erzeugung dezentraler Energie in stadtnahen Gebieten und eine sinnvolle Komplementärtechnologie zu Photovoltaik. Ein weiterer Pluspunkt ist die Kompaktheit der Anlage. Sie ist ausschlaggebend für den geplanten Einsatz in Entwicklungsmärkten, vor allem in Gegenden ohne Netzanschluss. Alle Komponenten können vormontiert in einem Container transportiert und kostengünstig verschifft werden. Vor Ort ist der Aufbau auch in abgelegenen Gebieten, z.B. zur Errichtung von Inselsystemen, einfach umzusetzen.

DATENBLATT 

ALLE FAKTEN AUF EINEN BLICK - EFFIZIENZ IN FUNKTIONALEM MODERNEN DESIGN

FAZIT

Hoher Energieertrag auch bei niedrigen durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten. Strombedarf decken durch hohe Anlagenauslastung von bis zu 35 % pro Jahr (PV 10 %). Einfachste Einbindung an jeden Hausanschluss (3 Phasen/400 V) oder Gleichstrom Anschluss zur Elektromobilität. Kippbarer Turm für schnellen Aufbau und einfachen Service, hydraulisch angetrieben.  

REIN MECHANISCHES REGELUNGSSYSTEM & WARTUNGSARME ANLAGE

Die 15 kW Anlage zeichnet sich durch das innovative Pitch System aus, das die rein mechanische Regelung der Anlage erlaubt. Das von enbreeze entwickelte Regelungssystem funktioniert rein mechanisch. Es bedarf keiner Steuerung durch Sensorik. Über angreifende Wind- und Generatorlasten sowie Fliehkräfte wird der Anstellwinkel der Rotorblätter sukzessiv an die herrschenden Windverhältnisse angepasst. Im Fehlerfall können die Rotorblätter einzeln aus dem Wind geregelt werden und stellen somit ein redundantes Sicherheitssystem dar. Wartungsarm - enbreeze 15 kW kommt ohne teure elektronische Komponenten aus und erlaubt eine präzise Regelung der Rotorblätter zur Leistungsoptimierung.

 

AERODYNAMIK 

ALLES GEREGELT - HOCH EFFIZIENTES ROTORBLATT MIT IDEALER AERODYNAMIC

In Zusammenarbeit mit aero_designworks und unseren CFD-Spezialisten wurde ein Rotorblatt entwickelt, dessen Profilierung und Profilführung den geringeren und in Bodennähe stark wechselnden Windgeschwindigkeiten angepasst ist. Die Rotorblätter wurden bezogen auf ihr Design aerodynamisch optimiert. Durch dieses Design der Rotorblätter wird ein optimaler Wirkungsgrad auch bei turbulenten Winden ermöglicht. Da sich die Rotorblätter ohne störanfällige Elektronik aus dem Wind beziehungsweise optimal in den Wind drehen, wird eine deutliche Reduzierung der physikalischen Belastung bei zugleich konstantem Ertrag erreicht. Dabei werden die Rotorblätter abhängig von den Windverhältnissen durch das Reglungssystem kontinuierlich in oder aus dem Wind geregelt. Sie werden aus einer kohlefaserverstärkten Struktur (CFK) mit einer glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) Hülle gefertigt.    

DARAUS ERGEBEN SICH WICHTIGE VORTEILE:

- Aerodynamischer Wirkungsgrad von über 50% - Hohe Energieaufnahme auch bei böigen Winden - Niedrige Geräuschemission - Gefertigt wurden die Rotorblätter bei der Rostocker Firma Baltico mit einer CFK-Tragwerksstruktur in einer konsequenten Leichtbauweise.

Aeroelastische Simulationen werden überwiegend bei der Entwicklung von Windkraftanlagen eingesetzt. Für die Simulation von Windkraftanlagen mittels herkömmlicher Verfahren (CFD) entsteht ein riesiger Rechenaufwand, insbesondere da eine drehende Anlage für sehr viele Windsituationen abgebildet werden muss. Für jede Drehzahl, für jede Windgeschwindigkeit, für jeden Pitchwinkel, für jede Azimutstellung müssen die Belastungen auf die Anlage simuliert werden. Dabei kommen schnell zehntausende an notwendigen Simulationen zusammen. Dies lässt sich nicht mit herkömmlichen CFD-Simulationen abbilden. Erst mit aeroelastischen Simulationen können die Simulationen schnell und genau durchgeführt werden. Es wird dabei von Finiten-Elementen-Methoden Abstand genommen und mittels vereinfachter physikalischer Beschreibungen gearbeitet, welche mittels langjähriger Forschungsarbeit und Anpassungsmodellen verfeinert wurden. Mittlerweile ist es möglich, eine Simulation innerhalb weniger Sekunden und mit hoher Genauigkeit auf handelsüblichen Rechnern durchzuführen. Insbesondere große Windkraftanlagen werden heute mittels aeroelastischer Simulationen konstruiert. Der Umgang mit den Ein- und Ausgabeparamentern erfordert jedoch sehr viel Erfahrung und Sachverstand. Die Ergebnisse müssen im Kontext jeweils richtig interpretiert werden. Die Programme für die Simulationen entstehen meist in langjähriger Arbeit an Forschungsinstituten. Bekannte Programme sind Bladed, Fast oder HAWC2. Im Kleinwindbereich wird die aeroelastische Simulation noch selten eingesetzt, jedoch ist die Norm für Kleinwindkraftanlagen, DIN EN 61400-2, bereits für diesen Fall vorbereitet. Bei einer vollständigen aeroelastischen Simulation können die Sicherheitsfaktoren für die Auslegung erheblich gesenkt werden. Die enbreeze GmbH profitiert insbesondere bei der Betrachtung des Regelungssystems von aeroelastischen Simulationen. Durch die Einbeziehung dieser lassen sich die Betriebslasten erheblich senken und ein kostengünstigeres und schlankeres Anlagendesign realisieren. Darüber hinaus liefern die Simulationen sehr genaue Ergebnisse über jegliche Belastungssituation und bieten somit eine hohe Sicherheit in der Auslegung der Anlage. MEHR ZU DIESEM THEMA: Master-Thesis zur aeroelastischen Simulation bei der enbreeze GmbH