Der Wind, der Wind, das himmlische Kind …

vertikale Kleinwindkraftanlagen Themenübersicht 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 2. Vor- und Nachteile gegenüber horizontalen Windkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz

Folie 1

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 1.1 maßgeblichstes Unterscheidungsmerkmal = die Ausrichtung der Rotorachse

horizontal

Folie 2

vertikal

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 1.2 Windaufnahme

Leeläufer (Wind von hinten) Folie 3

Luvläufer (Wind von vorn)

Wind aus allen Richtungen © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 1. technische Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Windkraftanlagen 1.2 Windgeräusche

Folie 4

Geräusche an der Flügelspitze lauter als in Generatornähe

Geräuschverteilung gleichbleibend niedrig © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 2. Vor- und Nachteile gegenüber horizontalen Windkraftanlagen

Folie 5

Vorteile

Vorteile

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keine Windnachführung notwendig keine Gondellagerung notwendig keine Schleifkontakte notwendig geringe Geräuschentwicklung gute Ausnutzung von turbulentem Wind Betrieb auch bei Schräglage

theor. max. Wirkungsgrad von η = 0,59 geringe mech. Beanspruchung der Rotorblätter hohe Drehzahlen = kleiner Generator

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 2. Vor- und Nachteile gegenüber horizontalen Windkraftanlagen

Nachteile

Nachteile

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theor. max. Wirkungsgrad von η ≈ 0,40 hohe mechanische Beanspruchung der Rotorblätter geringe Drehzahlen = großer Generator aufwändige Blattbefestigung

• Folie 6

Windnachführung & Gondellagerung notwendig Schleifkontakte notwendig sehr hohe Geräuschentwicklung meist zusätzliche Mechanik zur Leistungsbegrenzung notwendig schlechte Ausnutzung von turbulentem Wind © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer

Folie 7

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.1 das Prinzip der Vertikalläufer Darrieus-Rotor/H-Rotor Darrieus-Rotor

Folie 8

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Der Darrieus-Rotor wurde von dem Franzosen George Darrieus erfunden und 1931 in den USA patentiert.

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Der Darrieus-Rotor ist ein Auftriebsläufer mit vertikaler Rotorachse.

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Die Bogenform der Rotorblätter folgt einer Kettenlinie, damit sie unter der Zentrifugalkraft im Betrieb keinem Biegemoment ausgesetzt sind. © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.1 das Prinzip der Vertikalläufer Darrieus-Rotor/H-Rotor H-Rotor

Folie 9

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Eine Bauform des Darrieus-Rotors ist der H-Darrieus-Rotor, der ihm im aerodynamischen Prinzip gleicht, aber gerade anstatt bogenförmiger Blätter hat.

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Es wird nur der effektivste Teil eines Darrieus-Rotor verwendet. Der obere und untere Teil wird quasi abgeschnitten.

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Herausforderung 1. Optimierung des Anlaufverhaltens Aufgrund ihres geringen Anfangsmomentes laufen H-Rotoren erst bei 4 – 5 m/s selbsttätig an. Die Lösung: • • • Folie 10

Durch leichtes Verwinden der Rotorblätter um die Rotorachse lässt sich das Anlaufmoment steigern. Durch Reduzierung der Generatorreibung wird das notwendige Startmoment verkleinert. Durch eine aerodynamische Gestaltung der Rotorblattbefestigung werden Reibungsverluste minimiert. © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor Herausforderung 2. Optimierung der Konstruktion Um die Marktfähigkeit der Kleinwindkraftanlage sicherzustellen müssen die Herstellungskosten so gering wie möglich ausfallen und gleichzeitig die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und Verschleiß erfüllen. Die Lösung: • • Folie 11

Durch eine Konstruktion aus möglichst wenig Einzelteilen, die mit gängigen Produktionsverfahren einfach herzustellen sind, lassen sich Produktionskosten minimieren. Durch Verwendung hochwertiger Materialien lassen sich robuste und langlebige Konstruktionen realisieren. © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor

September 2005 Hochschule Bremerhaven Folie 12

November 2005 Windkanal Airbus © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor

Mai 2008 Windkanal WindGuard GmbH Folie 13

Juni 2008 Testfeld in Cuxhaven © DeTec Vision GmbH

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 3. das Prinzip der Vertikalläufer 3.2 die Entwicklung des Vertikalläufers H-Darrieus-Rotor

Ergebnis … der Twister

Folie 14

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz

Twister 300 seit 2010 in der Nähe der Neumayer-Station, Antarktis Folie 15

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz

VERTIKON M seit November 2015 in Abu Dhabi Folie 16

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vertikale Kleinwindkraftanlagen 4. Referenzanlagen im Sondereinsatz

Folie 17

Amperius VK 58 Versteigerung während der Messe New Energy 2014 in Husum

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fachvortrag „vertikale Kleinwindkraftanlagen“ Referent: Matthias Hesse (Stand Nr. 3.5.01)

DeTec Vision GmbH Tormühle | Zwischen den Toren 2 99755 Ellrich

Folie 18

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