Windrad, Wind

Einbindung in ein Schema

Funktionsweise

Aus den Komponentenvorlagen für Windkraftanlagen Windrad und Wind können durch die Angabe von Kenngrößen innerhalb eines Energieprojektes individuelle Komponenten erzeugt werden.

Eine Wind-Komponente kann mit mehreren Windrad-Komponenten verbunden werden.

Technische Eingabedaten des Windrades

Zu den einzugebenden Technischen Eingabedaten der Windkraftanlage gehören die Maximale Leistung, die Abschaltgeschwindigkeit, die Nabenhöhe des Windrades, die Geländebeschaffenheit am Aufstellort (siehe folgende Abbildung) und die Betriebsweise (regelbar oder nicht regelbar).

Regelbare/nicht regelbare Betriebsweise

In der regelbaren Betriebsweise kann die Windkraftanlage die produzierte Leistung im Vergleich zur maximal produzierbaren Leistung reduzieren. Dies ist zum Beispiel vorteilhaft, wenn der erzeugte Strom im Energiesystem nicht verwendet werden kann und eine Einspeisung ins Stromnetz wegen negativer Preise Kosten verursachen würde.

Dagegen produziert das Windrad in der nicht regelbaren Betriebsweise zu jedem Zeitpunkt die durch die Windstärke bedingte maximale Strommenge und gibt sie an das Energiesystem ab. Das Energiesystem muss in der Lage sein, den Strom jederzeit aufzunehmen. Für Zeitpunkte, in denen das nicht gewährleistet ist, kann das Gleichungssystem des Modells nicht gelöst werden.

Kennlinien der elektrischen Leistung vs. Windgeschwindigkeit

Geben Sie in der Tabelle für die Kennlinie der elektrischen Leistung vs. Windgeschwindigkeit in absoluten Werten u. a. ein Wertepaar für die Abschaltgeschwindigkeit und ein Wertepaar für die Maximale Leistung an.

Geben Sie die Kennlinie in relativen Werten an, erscheinen oben im Formular unter der Überschrift Technische Anlagendaten zusätzlich die Eingabefelder für die Maximale Leistung und die Abschaltgeschwindigkeit.
Die Relative Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe bezieht sich auf die Abschaltgeschwindigkeit, es gilt: Abschaltgeschwindigkeit = 1.
Die relative Elektrische Leistung bezieht sich auf die Maximale Leistung: Maximale Leistung = 1.

Referenzwindgeschwindigkeit (Komponente Wind)

In den Eingabedaten der Komponente Wind sind die Windgeschwindigkeit und ihre Messhöhe anzugeben.

Üblicherweise wird die Windgeschwindigkeit für eine Höhe von 10 m über dem Boden angegeben, so auch in den in TOP-Energy hinterlegten Wetterdaten.

In einer Drop-down-Liste ist die Messhöhe der Referenzgeschwindigkeit zu wählen: 10 Meter oder Verschieden von 10 Meter (siehe folgende Abbildung).

Geben Sie die Messhöhe an und wählen Sie die Geländebeschaffenheit (Rauigkeitslänge) am Messpunkt aus der Drop-down-Liste (siehe folgende Abbildung).

Daraus wird die Referenzwindgeschwindigkeit anhand der unten stehenden Formel ermittelt.

Windgeschwindigkeit in der Höhe der Nabe des Windrades

Die Windgeschwindigkeit in der Nabenhöhe wird aus der Referenzwindgeschwindigkeit auf 10 m Höhe berechnet. Die Formel zur Höhenanpassung lautet:

\( \begin{equation} \begin{aligned}v_{Nabenhoehe} = v_{10\ m} \cdot \frac{log(\frac{h_{Nabe}}{z_0})}{log(\frac{h_{10\ m}}{z_0})}\end{aligned}\end{equation}\\\),

wobei \( z_0\) die Rauigkeitslänge ist. Die Rauigkeitslänge wird in der Drop-down-Liste Geländebeschaffenheit am Aufstellort in den Technischen Eingabedaten der Komponente Windrad gewählt (siehe Abbildung oben).

Wirtschaftliche Eingabedaten

Die voreingestellten wirtschaftlichen Eingabedaten orientieren sich an den in der Tabelle dargestellten Daten auf der Basis folgender Quellen:

Bundesverband WindEnergie e. V.: Wirtschaftlichkeit und Vergütung von Kleinwindenergieanlagen, BWE Studie, Dezember 2010, Berlin,

U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency & Renewable Energy: Land-Based Wind Market Report: 2021 Edition, Washington.