Entwicklung von hocheffizienten Kleinwindkraftanlagen
Kleinwindkraftanlagen (KWKA) könnten dort eingesetzt werden, wo es keinen Zugang zum Stromnetz gibt. Wenn sie auf dem Strommarkt aber richtig durchstarten wollen, müssen die Kosten für diese erneuerbare Energietechnologie gesenkt werden, sodass die Stromerzeugung wettbewerbsfähig bleibt und ohne öffentliche Fördermittel auskommt. Um das zu erreichen, hat die Europäische Kommission die mögliche Rolle von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) wie Landwirtschaftsbetrieben oder Kleinindustrie hervorgehoben. In Gegenden mit einer Windgeschwindigkeit von mehr als 5 m/s (Meter pro Sekunde) im Jahresdurchschnitt sind KWKA oft die beste Option. Im EU-geförderten Projekt Eciwind wurde erfolgreich eine Technologie für KWKA entwickelt, die einen attraktiven Leistungsbeiwert (die im Verhältnis zur Windgeschwindigkeit verfügbare Energie) von Cp = 0,5 erreicht. Hoher aerodynamischer Wirkungsgrad Einzigartig am Eciwind-System ist eine aerodynamische Gestaltung, mit demr Strom bereits bei sehr schwachem Wind (schon ab 2 m/s) erzeugt werden kann. Dies ist wichtig, da in vielen Regionen niedrige Windgeschwindigkeiten die Regel sind. Ein hoher mechanischer und aerodynamischer Wirkungsgrad wird durch die Blattverstellung gewährleistet, bei der die Position der Rotorblätter durch Rotation entlang ihrer Achse variiert wird. Dieses System eignet sich für jede Rotorbewegung und viele Windgeschwindigkeiten. Durch die Schrägstellung der Rotorblätter kann der Generator seine Stromerzeugung von der ersten Umdrehung an bis zum Limit ausreizen. Das System schützt die Blätter vor zu hohen Drehzahlen bei sehr starkem Wind, so wird zum Beispiel der Winkel der Blätter verkleinert, sobald die Leistung 10 kW überschreitet. Die Blätter selbst nutzen numerische Methoden für die Berechnung der Strömungsdynamik, die zusammen mit ihrem speziell ausgelegten aerodynamischen Profil unerwartete Belastungen wie zum Beispiel bei Sturm ausgleichen können. Wenn also das System ein beachtliches Drehmoment entwickelt, fließt die Luft dennoch ungehindert über die Blätter, sodass der erzeugte Lärm nur halb so groß ist wie bei Konkurrenzsystemen. Sogar bei der Höchstgeschwindigkeit von 52 m/s erzeugen die Blätter keine zusätzlichen Geräusche. Eciwind enthält ein elektronisches Steuerungs- und Überwachungssystem, das kontinuierlich verschiedene Parameter des Windrads anzeigt und Anpassungen per Fernzugriff ermöglicht. Zu Sicherheitszwecken sind in Eciwind Schutzvorrichtungen eingebaut: eine aktive mechanische Bremse, eine „Fahnenstellung“, die bei schlimmsten Bedingungen die Rotorblätter anhält, und eine elektromagnetische Bremse. Projektkoordinator Juan Antonio Vila sagt: „Das Einzigartige an dieser Technologie ist, dass wir Verfahren verwenden, die denen großer Windkraftanlagen stark ähneln, aber so angepasst sind, dass sie kostengünstiger werden.“ Teil einer umfassenderen nachhaltigen Energielösung Es wurde erwartet, dass der Prototyp 10 kW bei 11 m/s erreichen würde, doch nach der Montage erreichte er 10 kW tatsächlich bereits bei 9 m/s und 18 kW bei 11 m/s, was einer Steigerung von 80 % gegenüber dem erwarteten Wert entspricht. Da einige teure Teile gängiger Technologien, wie zum Beispiel das Getriebegehäuse, entfernt wurden und die Kosten bzw. die Leistung der restlichen Komponenten optimiert wurden, sanken die Wartungskosten sowie die Installationskosten für den Endnutzer. „Dass die Technologie bisher noch nicht angenommen wurde, liegt nicht wirklich an der Technik oder der Logistik, sondern eher daran, dass es sich noch nicht weit genug herumgesprochen hat, dass diese Technologie existiert“, so Antonio Vila. „Es handelt sich aber nicht um einen Konkurrenten für die Solarenergie. Da wir Solar-Wechselrichter in Eciwind einbauen, kann Windenergie wunderbar in Kombination mit Solarenergie funktionieren. Tatsächlich sind sogar 90 % unserer Anlagen eine Kombination von beiden.“ Das Gemeinschaftsunternehmen von Enair Energy SL und Lancor verkauft bereits die KWKA mit 20 kW und sieht gute Chancen, dass mit der richtigen Investition in wenigen Jahren die Modelle mit 60 kW auf den Markt kommen können.
Schlüsselbegriffe
Eciwind, Kleinwindkraftanlage, Energie, Nachhaltigkeit, Umwelt, Leistungsbeiwert, Strom, Elektrizität, aerodynamisch, Blätter, Strömungsdynamik, erneuerbare Energiequellen