Was ist eine Windkraftanlage?

Eine Windturbine ist ein Gerät, das in der Lage ist, die kinetische Energie des Windes in nützliche elektrische Energie (mechanische Leistung) umzuwandeln, die dann für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden kann, unter anderem für die Stromversorgung von Schulen, Krankenhäusern und das Aufladen von Elektrofahrzeugen. Die Rotorblätter einer Windturbine drehen sich zwischen 13 und 20 Mal pro Minute. Dies hängt jedoch weitgehend vom Alter der Windturbine und der während des Herstellungsprozesses verwendeten Technologie oder dem aktuellen Wartungszustand ab.

Der Hauptzweck einer Windturbine besteht darin, die kinetische Energie des Windes in automatische Energie umzuwandeln, auch bekannt als mechanische Energie. Mit Hilfe eines Generators kann die mechanische Energie dann in sauberen, erneuerbaren Strom umgewandelt werden.

Eine Windturbine besteht aus vielen verschiedenen Teilen, die alle in perfekter Harmonie zusammenarbeiten, um ein Höchstmaß an mechanischer Leistung zu erzeugen, die dann in Strom umgewandelt werden kann. In alphabetischer Reihenfolge sind hier die einzelnen Teile aufgeführt, aus denen eine Windkraftanlage besteht.

Windmesser: Dies ist der Teil der Windturbine, der die Gesamtwindgeschwindigkeit misst, sie aufzeichnet und diese Daten dann an den Controller überträgt.

Blätter: Die Flügel einer Windturbine sind die treibende Kraft bei der Erzeugung von mechanischer Energie. Wenn der Wind auf die Flügel bläst, drehen sie sich oder heben sich, wodurch sich der Rotor der Turbine dreht. Typically most turbines have either two or three blades.

Bremse: Dies ist der Teil der Turbine, der den Rotor im Notfall sofort stoppen kann. Dies ist in den meisten Ländern gesetzlich vorgeschrieben.

Steuerung: Der Controller ist im Wesentlichen das Gehirn der Turbine, das ist der Teil, der die gesamte Turbine startet, wenn der Wind zwischen 8-16 MPH trifft, der Controller ist verantwortlich für die Abschaltung des Gerätes, wenn die Windgeschwindigkeit 55 MPH überschreitet. This is to prevent any damage from the high wind and save money on a repair bill, as well as minimizing downtime of the system.

Getriebe: Das Getriebe ist ausschließlich für die Verbindung zwischen den niedrigen und den hohen Drehzahlen zuständig, was eine enorme Steigerung der Gesamtdrehzahl von etwa 30-60 U/min auf 1001-1800 U/min ermöglicht. This is the baseline for most generators used today in order for them to be able to output electricity. Typically, the gearbox is heavy and very expensive so engineers across the globe are putting their time and effort into developing generators which are able to run at significantly reduced rotational speeds, which in turn removes the need for a gearbox completely, however this may still be some time away yet.

Generatoren: Der Teil der Turbine, der für die Umwandlung von mechanischer Energie in Strom zuständig ist, der für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden kann..

Hochgeschwindigkeitswelle: Dieser Teil der Windturbine ist die treibende Kraft hinter dem gesamten Generator, ohne die der Generator selbst nicht funktionieren würde.

Niedrigdrehende Welle: Der Hauptzweck ist die Drehung zwischen 30-60 U/min.

Gondel: Dieser Teil der Turbine befindet sich ganz oben auf dem Gerät und beherbergt alles, was bisher aufgeführt wurde, mit Ausnahme des Anemometers und der Flügel.

Pitch: Der Pitch soll verhindern, dass sich der Rotor bei Windgeschwindigkeiten dreht, die zu niedrig sind, um Strom zu erzeugen (unter 8 MPH) oder zu hoch, um die Turbine zu beschädigen (55 MPH).

Rotor: Der Rotor besteht aus den Blättern und der Nabe zusammen.

Turm: Der Turm der Turbine wurde entwickelt, um das Gesamtgewicht der Struktur zu tragen. Dies ist besonders wichtig bei höheren Turbinen, da sie aufgrund der mit der Höhe zunehmenden Windgeschwindigkeit mehr kinetische Energie umsetzen können.

Gierantrieb: Dieser Teil der Turbine positioniert die Turbinen so, dass sie immer dem Wind zugewandt sind, auch wenn sich die Windrichtung ändert. There is no limit to how many times the turbine can be repositioned.

Die Gesamtleistung, die eine bestimmte Windturbine erzeugen kann, hängt weitgehend von ihrer Größe ab. Höhere Turbinen können aufgrund der höheren Windgeschwindigkeiten, die über die Rotorblätter wehen, mehr Strom erzeugen als kürzere, im Durchschnitt kann eine Windturbine mit einer Leistung von 2-3 Megawatt jedes Jahr über 6.000.000 kWh Strom erzeugen.

Der gesamte von einer Windturbine erzeugte Strom ist sauber und erneuerbar, d.h. nach der Installation der Anlage ist es nicht notwendig, sie ständig zu warten, sie kann mit sehr geringen Kosten und ohne Schäden für die Umwelt betrieben werden, abgesehen von einer geringfügigen Sicht- und Lärmbelästigung.

Es gibt heute eine Vielzahl verschiedener Windturbinen, von der Hausturbine bis zur Mikrowindturbine. Ob für den Einsatz zu Hause oder auf dem Bauernhof, ob mit großem oder kleinem Budget, Sie können sicher sein, dass es eine Windturbine gibt, die Ihren spezifischen Bedürfnissen am besten entspricht.

Auf dem heutigen Markt gibt es zwei Arten von Windturbinen für den Hausgebrauch zu kaufen, nämlich auf Masten montierte Turbinen und auf Gebäuden montierte Turbinen, die jeweils unterschiedliche Vorteile haben und sich für verschiedene Situationen besser eignen als ihr Gegenstück. Mastmontierte Turbinen, die größere von beiden, können an einem relativ exponierten Standort errichtet werden, was es der Turbine ermöglicht, ihre Effizienz zu maximieren, da die Windgeschwindigkeiten mit zunehmender Höhe steigen, wodurch sich die Flügel stärker drehen können, was wiederum eine höhere kinetische Energie erzeugt, die dann mit Hilfe eines Generators zur Erzeugung von Strom genutzt werden kann. Auf Gebäuden montierte Haushaltsturbinen arbeiten in der Regel mit einer deutlich geringeren Geschwindigkeit, da zahlreiche Faktoren auf die Turbinen einwirken: Der geringere Abstand zum Boden und das Vorhandensein von Hindernissen führen dazu, dass diese Art von Turbine weniger effizient ist als die andere Option für den Haushalt.

Der Preis für eine auf einem Mast montierte 6-kWh-Turbine liegt in der Regel zwischen 22.000 und 32.000 Pfund, was zwar recht kostspielig ist, aber aufgrund des höheren Wirkungsgrads sind sie für die meisten Menschen, die ihre eigene erneuerbare Energiequelle schaffen wollen, die erste Wahl. Turbinen, die auf Gebäuden montiert werden können, liegen bei etwa 3.000 £. Das ist eine deutliche Preisreduzierung im Vergleich zu ihrem Gegenstück, aber sie haben nur 1kWh, während die auf Masten montierten Turbinen 6kWh haben. Manche Leute meinen, dass sich der Kauf einer auf einem Gebäude montierten Turbine aufgrund der sehr geringen erzeugten Energiemengen für Sie nicht lohnt. Dies hängt jedoch von Ihren Bedürfnissen und Ihrer individuellen Situation ab.

Eine Mikro-Windturbine ist eine Energiequelle, die man mitnehmen kann, auch unterwegs! Mit einem Gewicht von weniger als 1 Kilogramm und der Möglichkeit, sie auf die Größe eines relativ dünnen Pfahls zusammenzufalten, ist es nicht schwer zu verstehen, warum sie so häufig eingesetzt werden. Das bedeutet jedoch nicht, dass sie Unmengen von Strom erzeugen. Die erzeugte Energie wird unter anderem zum Betrieb von USB-Geräten verwendet, was die Relativität der erzeugten Energie im Vergleich zu Gebäude- und Mastturbinen zeigt. Mikroturbinen sind ebenfalls deutlich billiger und können für etwa 900 £ von seriösen Anbietern erworben werden, aber wir schlagen vor, dass Sie darauf verzichten, wenn Sie eine ernsthafte elektrische Leistung benötigen.

Wenn Sie einen Bauernhof oder eine große Fläche Land besitzen, haben Sie jetzt die Möglichkeit, Ihren eigenen Strom zu erzeugen und dabei auch noch Geld zu verdienen. Sie können den Strom selbst nutzen und Ihre Stromrechnung eliminieren, oder Sie können sich dafür entscheiden, diesen Strom an das nationale Netz zu verkaufen und damit ein Einkommen zu erzielen. Eine Reihe von Unternehmen wird auf Ihrem Grundstück kostenlos und ohne großen persönlichen Aufwand eine Turbine installieren, denn die erzeugte Energie ist sauber und erneuerbar, während die Verbrennung fossiler Brennstoffe nicht nur die Umwelt schädigt, sondern auch teuer ist!

Wie bei allem im Leben gibt es auch bei den Windturbinen Vor- und Nachteile, die ich hier erörtern werde, wobei die Liste der Vorteile die Liste der Nachteile deutlich überwiegt.

Die wichtigsten Vorteile einer Windkraftanlage sind...

• Saubere Energiequelle: Die von einer Windkraftanlage erzeugte Energie hat keine negativen Auswirkungen auf den Planeten.

• Erneuerbare Energiequelle, der Wind hat keine Kosten

• Ein enormes Potenzial für technologische Fortschritte, die zu einer höheren Stromerzeugung in der Zukunft führen

• die Möglichkeit bieten, eine Turbine in bestehenden Betrieben zu errichten

• Keine Luftverschmutzung

• Minimale Betriebskosten nach der Installation

• Die negativen Aspekte einer Windkraftanlage sind...

• Sie stellen eine Bedrohung für Wildtiere wie Vögel und Fledermäuse dar.

• Lärmbelästigung, da Windkraftanlagen relativ laut sind

• Die visuelle Verschmutzung ist ein weiterer Faktor, da manche Menschen sie als hässlich oder als Schandfleck in der Naturlandschaft empfinden.

Die Fähigkeit, die Kraft des Windes zu nutzen, gibt uns die Möglichkeit, eine kostenlose, unbegrenzte Ressource anzuzapfen, die immer wieder zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Die Gesamteinsparungen durch die Nutzung von Windturbinen beschränken sich nicht nur auf den finanziellen Wert, den wir nicht in Zahlen ausdrücken können. Die Gesundheit unseres Planeten wird durch die Nutzung von Windturbinen im Gegensatz zur Gewinnung von Strom aus Quellen wie der Verbrennung von Massen fossiler Brennstoffe in Kraftwerken nicht nur am besten erhalten, sondern es wird auch sichergestellt, dass künftige Generationen ein möglichst gesundes Leben führen können, das nicht durch vermeidbare Verschmutzung beeinträchtigt wird.

Die nennenswerten Nachteile sind im Moment noch relativ gravierend, aber das wird nicht immer so sein. Mit weiteren Fortschritten in der Technologie kann zumindest ein wesentlicher Nachteil beseitigt werden, nämlich unser heutiger Stand der technischen Möglichkeiten. Derzeit hat jede Turbine einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von etwa 25 %, aber wenn wir auf demselben technologischen Niveau weitermachen, kann der Wirkungsgrad innerhalb von 10 Jahren auf 50 % erhöht werden, wodurch sich die Gesamtleistung von Windturbinen auf der ganzen Welt verdoppelt.

Ein weiterer Nachteil der Windenergie sind die hohen Kosten für die Errichtung einer Turbine. Die Installation einer einzigen Turbine kann leicht mehr als 30.000 Pfund kosten, was für Personen mit einem begrenzten Budget sehr abschreckend sein kann.

Schritt-für-Schritt-Anleitung für das Innenleben einer Windkraftanlage

Der natürlich vorkommende Wind wird über die Flügel der Turbine geblasen. Dieser Wind enthält kinetische Energie.

Wenn sich die Flügel in Bewegung setzen, dreht sich der Rotor. Obwohl sich die Flügel von außen betrachtet schnell zu bewegen scheinen, dreht sich die zentrale Welle, an der sie befestigt sind, tatsächlich langsam.

Neu entwickelte Turbinen sind in der Lage, die Flügel in Abhängigkeit von der Windrichtung zu bewegen, um die kinetische Energie des Windes in einem möglichst effizienten Winkel zu nutzen. Ältere Turbinen haben in der Regel Rotoren, die sich in einer Position befinden und sich drehen können. Sie haben nicht die Möglichkeit, sich in Richtung des Windes zu bewegen und sind daher im Vergleich zu modernen Turbinen meist sehr ineffizient.

Das Getriebe überträgt dann die niedrige Drehzahl (8-16 U/min) in viel höhere Drehzahlen (bis zu 1800 U/min), die es ermöglichen, dass der Generator Strom erzeugt, was bei niedrigeren Drehzahlen nicht möglich ist, so dass das Getriebe derzeit ein wesentlicher Bestandteil der gesamten Turbine ist, obwohl es schwer und kostspielig ist.

Der Generator, der sich direkt hinter dem Getriebe befindet, nimmt nun die kinetische Energie der rotierenden Antriebswelle auf und wandelt diese in elektrische Energie um, die für den Betrieb von Häusern, Schulen und vielem mehr genutzt werden kann.

Mit dem Anemometer misst die Turbine nun die Windgeschwindigkeit und -richtung und weiß so, ob sie sich bewegen muss, um die mechanische Gesamtleistung zu maximieren.

Wenn die vom Anemometer gemessene Windgeschwindigkeit 55 MPH übersteigt, werden die Bremsen betätigt, um Schäden an der Turbine zu verhindern; wenn die Flügel bewegt werden müssen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, geschieht dies jetzt.

Nun führt ein Kabel, das parallel zur Seite des Turms verläuft, den vom Generator erzeugten Strom weiter.

Als Nächstes wird nun ein großer Aufwärtstransformator benötigt, um den Strom auf eine deutlich höhere Spannung zu verstärken, damit er dann in Haushalten oder Gebäuden genutzt werden kann. Ist dies nicht der Fall und fließt der Strom in das öffentliche Netz, wird er weiter auf etwa 125.000 Volt verstärkt.

Jedes Haus, das diesen Strom erhält, bezieht Energie aus einer sauberen, erneuerbaren Quelle und hat die Gewissheit, dass der Planet bei der Erzeugung seines Stroms nicht beeinträchtigt wurde.

Die Installation einer Windkraftanlage erfordert ein hohes Maß an Geschick, Übung und Wissen. Das ist nichts, was man einfach so aus dem Ärmel schütteln kann, sondern es erfordert eine sorgfältige Planung und ein extrem hohes Maß an Präzision, um eine Windkraftanlage erfolgreich zu installieren.

Das Wichtigste zuerst: Wir müssen so beginnen, wie die meisten Bauarbeiten beginnen, nämlich mit dem Ausheben der Fundamente. Es müssen tiefe Gräben ausgehoben werden, um die elektrischen Kabel zu verlegen, die von der Turbine selbst zum Wechselrichter und zur Steuereinheit der Turbine führen.

Als Nächstes folgt der Bau des Turms selbst, der, wie bereits erwähnt, Hilfe von außen erfordern kann; der Einsatz eines Krans zu diesem Zweck ist gängige Praxis.

Nachdem dieser Schritt abgeschlossen ist, ist es nun an der Zeit, die Hilfe eines Elektrikers in Anspruch zu nehmen, da der Gleichstrom der Windkraftanlage an den Hauptschaltkasten und dann an den Wechselrichter angeschlossen werden muss. Es ist üblich, dass in diesem Stadium einige Sicherheitsvorrichtungen (wie Trennschalter) installiert werden.

Jetzt ist es an der Zeit, sich mit dem örtlichen Netzbetreiber in Verbindung zu setzen, um den Anschluss Ihrer Windkraftanlage an das Stromnetz sicherzustellen. In dieser Phase sollte der Installateur einige abschließende Überprüfungen vornehmen, um sicherzustellen, dass die Turbine sicher ist und wie gewünscht funktioniert. Ihre Anlage wird in einer nationalen Datenbank registriert, die den Gesamtenergieertrag Ihrer neuesten Anlage überwacht.

Obwohl Windturbinen autark sind und ohne menschliches Zutun arbeiten, ist es wichtig, dass sie auf hohem Niveau gewartet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Windturbine ihre Leistung maximiert und so effizient wie möglich arbeitet, da andernfalls die Gesamtstromproduktion beeinträchtigt und die erzeugte Strommenge erheblich reduziert wird. Auf die meisten Windturbinen kann per Fernzugriff zugegriffen werden, so dass nicht mehr wie früher jede einzelne Turbine einzeln aufgesucht und überprüft werden muss, was weitere Kosteneinsparungen mit sich bringt. Obwohl die meisten Anlagen über diese neue Funktion verfügen, müssen einige ältere Anlagen aus der Ferne überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren.

Ein Schleifring eignet sich perfekt für den Einsatz in einer Windkraftanlage, da eine Form der Rotation erforderlich ist, während Kraft oder Signale übertragen werden. Schleifringe sind in der Lage, eine Vielzahl verschiedener Aufgaben zu erfüllen, obwohl die Hauptziele darin bestehen, alle Aspekte der mechanischen Leistung zu rationalisieren und übermäßige Mengen an Drähten, die von beweglichen Gelenken herabhängen, zu beseitigen, was sie perfekt für den Einsatz in einer Windturbine macht, da es Drähte in der Gondel gibt, die stationär sind und mit der Ausrüstung in der Nabe der Turbine, die sich dreht, verbunden sind. Ohne Schleifring würden sich diese Drähte mit der Zeit verdrehen und brechen, was zu kostspieligen Reparaturen führen würde. Die kompakte Größe des Schleifrings macht ihn außerdem perfekt für den Einsatz im Inneren der Gondel, denn wenn er zu groß wäre, gäbe es nur wenig Platz für andere notwendige Komponenten. Wir bieten eine breite Palette von Schleifringen für Hunderte von Einsatzzwecken an und können auch kundenspezifische Schleifringe anfertigen. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf und teilen Sie uns mit, was Sie benötigen!

Die Kosten für eine Windturbine pro kWh liegen bei 0,007 $, wobei diese Zahl sowohl die Betriebs- als auch die Kapitalkosten umfasst. Das ist billiger als die Energie, die von sauberen Kohlekraftwerken erzeugt wird (0,11 $), aber etwas teurer als Erdgasverbrennungsanlagen, die 0,006 $ pro kWh kosten. Dank der jüngsten technologischen Fortschritte leben wir in einem Zeitalter, in dem die Preise für Windenergie drastisch sinken, während die Preise für Kohle- und Kernenergie weiter steigen. Dies ebnet den Weg für enorme Investitionen in die Windenergie und die Steigerung der Effizienz von Turbinen auf der ganzen Welt. Da die Preise im Gassektor weiter steigen, werden wir in kürzerer Zeit weitere Fortschritte sehen, da die Anbieter erkennen, dass erneuerbare Energien die Zukunft unseres Planeten sind.

Windturbinen sind die Zukunft unseres Planeten, und es stehen enorme Investitionen an. Der Energiesektor, wie wir ihn kennen, wird sich in den nächsten 10 Jahren dramatisch verändern, da die Gaspreise weiter steigen und die Kosten für die Errichtung von Turbinen und deren Wartung sinken. Der Einsatz von Windturbinen ist auf lange Sicht nicht nur besser für unseren Geldbeutel, sondern auch für die Umwelt: Da keine schädlichen Gase verbrannt werden, können wir unsere Energie auf erneuerbare Weise gewinnen, ohne unseren Planeten oder die Tierwelt zu schädigen. Obwohl sie für den Hausgebrauch kostspielig sind, sind sie enorm vorteilhaft, wenn sie erst einmal in großem Maßstab installiert sind. Die ursprünglichen Kosten sind viel geringer als die gesamten Betriebskosten von Kraftwerken, und Windturbinen müssen nicht übermäßig oft gewartet werden. Einmal pro Jahr ist mehr als ausreichend, wenn es keine Probleme mit der Anlage gibt, und das spart Geld. Windturbinen sparen auch Geld bei den Gehältern der Mitarbeiter, da sie nicht von Menschen bedient werden müssen, sondern selbständig arbeiten. Noch wichtiger ist jedoch, dass sie einen großen Beitrag zur Erhaltung unserer natürlichen Umwelt leisten, und die Tatsache, dass sie keine Umweltverschmutzung verursachen, untermauert ihre Position in der Zukunft unseres Lebens.