Nutzung der Windenergie

Die wichtigste Bezugsgröße für die Abschätzung des nutzbaren Windenergieangebotes ist die Windgeschwindigkeit am Betriebsort.Diese ist maßgeblich vom Ort bzw. Geländeform, Bebauungsart, Bewuchs und Aufstellungshöhe.

P = Leistung KW

L = Dichte der Luft 1,4 kg/m3. Durch die Dachoberfläche wird der Wind auf der ges. Fläche gesammelt und durch den Gegendruck des Daches verdichtet. Dabei erhöht sich die Dichte auf ca. 2,3 Kg/m3

A = Windwirksame Rotorflügelfläche der airmax24© 200 Turbine 3,5m², bzw. haben 3 airmax24© 200 Turbinen 10,5m² Oberfläche.

v = Windgeschwindigkeit. Durch den Druckunterschied zwischen Luv- und Leeseite des Daches erhöht sich die Windgeschwindigkeit um den Faktor 1,8.

h = Ges. Wirkungsgrad der Windanlage ca. 0,4

P = L x A x v ³ x h = 2,3 Kg/m3 x 3,5m² x (2m/sec ..1,8) 3 x 0,4 = 148W

Die Windgeschwindigkeit von über 2m/sec wird mit der Jahreshäufigkeit von 10% erreicht. 8760 Jahresstunden x 0,10 = 876 Stunden. Jahreswindenergie bei 2m/sec = 148 W x 876 Stunden = 129.648Wh

Windenergie die nicht in z.B. Akkus gespeichert wird, ist NICHT STÄNDIG VERFÜGBAR! Berechnung der Windenergie ist nicht gleich die verfügbare airmax24© Energie, sondern die theoretisch erreichbare Menge. Windenergie erhöht sich Kubisch! (2x2x2)

Wenn sie Kenntnis von der an ihrem Ort vorherschenden Windstärke haben, können sie sich die an ihrem Standort zu erreichende Leistung, nach obiger Formel mit Hilfe der u.a. Daten leicht selbst ausrechnen.

Hier sind die von uns ermittelten Leistungswerte aus den praktischen Messungen. In der rechten Tabelle sind aufsteigend die KW-Werte und darunter die dazu gehörenden Drehzahlen. Dazu ist zu bemerken, das die airmax24-200 Turbine mit dem von uns bevorzugten Generator unter Last bei Sturm eine max. Drehzahl von ca. 200 erreicht. In besonders dafür geeigneten windreichen Lagen werden wir daher den Einbau eines größeren Generators bedenken.

Hier sind die Drehzahlen der airmax24-200 Turbine aufsteigend im Verhältnis zur Windgeschwindigkeit in m/sek. dargestellt. Der Bereich zwischen 40 und 140 U/min. kennzeichnet die Leistung, die normalerweise bei den angegebenen Windgeschwindigkeiten erbracht wird. Ab ca. 4m/sek fängt die Stromerzeugung an, bis ca.18m/sek = 140U/min ~3KW. In Spitzenzeiten darüber.

 

Berechnung der Leistungskomponenten, Batteriebank

Wenn kein Stromnetz vorhanden ist, oder auf das Öffentliche Stromnetz komplett verzichtet , bzw. nur bei Notfällen darauf zurückgegriffen werden soll, ist die Größe der Batteriebank entscheidend.

Hierbei sind auch die Kosten für den jeweiligen Anwendungswunsch zu berücksichtigen.

Es kommen nur Bleipanzerplattenakkus in Betracht, denn sie sind:
            *        Wartungsfrei
            *        Mind. 18 Jahre nutzbar (Herstellerangaben)
            *        Haben mehrere tausend Lade- und Entladezyklen
            *        Extrem wenig Verlust
            *        Sehr hohe Kapazitäten von 500Ah bis zu.....


Allerdings, Qualität ist nicht billig. Um die Ströme im passablen Rahmen zu halten empfiehlt sich eine Akkuspannung von 48V.

Da die einzelnen Akkus eine Spannung von 2V haben brauchen wir also 24 Stück davon. Die Kapazitätsgröße der Akkubank ist nun abhängig vom täglichen Durchschnittsverbrauch.

Als Beispiel nehmen wir an, täglich abverlangte Leistung etwa 7 KWh (Waschmaschine, Beleuchtung etc.)

Um die Lebensdauer der Akkus zu schonen, empfehlen wir, sie nur bis zu 60% zu entladen, ergo müssen die Akkus eine tägliche Kapazität von 7KWh : 0,6 = 11,6KWh aufweisen. Da sich auch die Leistung der Akkus über die Zeit etwas verringert, rechnen wir dies mit ein und rechnen mit einem Effizienzkoeffizienten von 85%. Daher sieht die Rechnung so aus: 11,6 : 0,85 = 13,65KWh.

Nun muss noch bestimmt werden, wie viel Autonomie der Kunde möchte, sollte es öfter vorkommen, das es 2 Tage Windstill ist, sollte die Anlage auf 2 Tage Autonomie ausgelegt sein. Diese Festlegung ist wichtig, da die Akkus den größten Teil der Kosten verursachen können.

Für unser Beispiel gilt folgendes: 1 mal Tagesbedarf plus 2 Tage Autonomie ergibt

3 x 13,65 KWH = 41 KWH.

Zur Abdeckung des Energiebedarfs werden Akkus mit einer Kapazität von 41 KW = 41.000 VA (W=VA) benötigt. Dividiert man diese Zahl durch die Nennspannung der Akkus, in diesem Fall also 48V, ergibt sich: 41.000W : 48V = 850 Ah.

Es reichen also 24 Akkus zu je 2 V mit einer Kapazität von 850 Ah, um die Anforderungen in diesem Beispiel zu erfüllen. Die richtigen Komponenten sollten allerdings in jedem Fall individuell konkret ermittelt werden.

Beaufort - Skala

Klassifizierung und Beschreibung der Windkraft

Wind Stärke	km/h	mp/h	kn	m/s	Bezeichnung	Beschreibung (Wirkung an Land bzw. auf See)
0	0 - 1	0 - 0,06	0 - 1	0,0 - 0,2	Windstille	keine Luftbewegung, Rauch steigt senkrecht empor, spiegelglatte See
1	1 - 5	0,6 - 3,4	1 - 3	0,3 - 1,5	leichter Zug	kaum merklich, Rauch treibt leicht ab, Windflügel und Windfahnen unbewegt
2	6 - 11	3,5 - 7,1	4 - 6	1,6 - 3,3	leichte Brise	Blätter rascheln, Wind im Gesicht spürbar, kleine kurze Wellen, Oberfl. glasig, airmax 200 fängt an zu drehen.
3	12 - 19	7,2 - 12,1	7 - 10	3,4 - 5,4	schwache Brise	Blätter und dünne Zweige bewegen sich, Wimpel werden gestreckt, Anfänge der Schaumbildung
4	20 - 28	12,2 - 17,7	11 - 15	5,5 - 7,9	mäßige Brise	Zweige bewegen sich, loses Papier wird vom Boden gehoben, kleine länger werdende Wellen, überall Schaumköpfe, herk. Windanlagen fangen an zu drehen.
5	29 - 38	17,8 - 23,9	16 - 21	8,0 - 10,7	frische Brise	größere Zweige und Bäume bewegen sich, Schaumköpfe auf Seen, Wind deutlich hörbar, mäßige Wellen von großer Länge
6	39 - 49	24 - 30,7	22 - 27	10,8 - 13,8	starker Wind	Dicke Äste bewegen sich, hörbares Pfeifen an Drahtseilen, in Telefonleitungen, größere Wellen mit brechenden Köpfen, überall weiße Schaumflecken
7	50 - 61	30,8 - 38,2	28 - 33	13,9 - 17,1	steifer Wind	Bäume schwanken, Widerstand beim Gehen gegen den Wind, grobe See, weißer Schaum von den brechenden Wellen legt sich in Schaumstreifen in Windrichtung
8	62 - 74	38,3 - 46,3	34 - 40	17,2 - 20,7	stürmischer Wind	Große Bäume bewegen sich, Zweige brechen ab, beim gehen erhebliche Behinderung, hohe Wellenberge deren Köpfe verweht werden, überall Schaumstreifen
9	75 - 88	46,4 - 55	41 - 47	20,8 - 24,4	Sturm	Äste brechen, Ziegel werden von Dächern gehoben, hohe Wellen mit verwehter Gischt, herkömmliche Windanlagen schalten ab, airmax 200 dreht weiter
10	89 - 102	55,1 - 63,7	48 - 55	24,5 - 28,4	schwerer Sturm	Bäume werden entwurzelt, Häuser beschädigt, sehr hohe Wellen, weiße Flecken auf dem Wasser, lange überbrechende Kämme, airmax 200 dreht noch
11	103 - 117	63,8 - 73	56 - 63	28,5 - 32,6	orkanartiger Sturm	heftige Böhen, schwere Sturmschäden, sehr selten im Binnenland, brüllende See, Wasser wird waagerecht weggeweht, starke Sichtverminderung
12	118 - 133	> 74	> 64	32,7 - 36,9	Orkan	schwere Sturmschäden und Verwüstungen, sehr selten im Landesinneren, See vollkommen weiß, Gischt mit Luft gefüllt dadurch Schaumbildung, keine Sicht mehr

technische Beschreibung