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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Windkraft im Ausland. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Windkraftanlagen (WKW) haben heute einen kommerziellen Reifegrad erreicht und konkurrieren an Orten mit durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeiten von mehr als 5 m/s erfolgreich mit traditionellen Stromversorgungsquellen.
Die Umwandlung von Windenergie in mechanische, elektrische oder thermische Energie erfolgt in Windenergieanlagen mit horizontaler oder vertikaler Windenergieanlage. Am weitesten verbreitet sind Windkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse, die nach dem Prinzip einer Windmühle arbeiten. Turbinen mit horizontaler Achse und einem hohen Geschwindigkeitskoeffizienten haben den höchsten Windenergienutzungskoeffizienten (0,46–0,48). Windkraftanlagen mit vertikaler Achse haben einen geringeren Wirkungsgrad (0,45), haben aber den Vorteil, dass sie nicht an die Windrichtung angepasst werden müssen. Tabelle 2.2.1 zeigt Daten zum Marktanteil verschiedener Windenergieanlagentypen in den alten Bundesländern. Tabelle. 2.2.1
Die heute am weitesten verbreiteten Netzanlagen sind Windkraftanlagen mit einer Einheitsleistung von 100 bis 500 kW. Die spezifischen Kosten einer 500-kW-Windkraftanlage liegen heute bei etwa 1200 $/kW und nehmen tendenziell ab. Tabelle 2.2.2 zeigt die Struktur der Windenergieanlagenkapazitäten in den alten Bundesländern. Tabelle. 2.2.2
Windkraftanlagen der Megawattklasse wurden in einer Reihe von Ländern gebaut (Abbildung 2.2.1) und befinden sich derzeit im Stadium der experimentellen Forschung oder des Probebetriebs.
Abb. 2.2.2. Experimentelle Turbinen der Megawatt-Klasse In vielen entwickelten Ländern gibt es staatliche Programme zur Entwicklung erneuerbarer Energiequellen, einschließlich Windenergie. Dank dieser Programme werden wissenschaftliche, technische, Energie-, Umwelt-, Sozial- und Bildungsprobleme gelöst. Erzeuger erneuerbarer Energieprojekte in Europa sind Forschungszentren (Riso, SERI (derzeit NREL), Sandia, ECN, TNO, NLR, FFA, D(FV)LR, CIEMAT usw.), Universitäten und interessierte Unternehmen. 1994 verabschiedeten die Länder der Europäischen Union auf der Konferenz „Masterplan für die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen in Europa“ in Madrid eine Erklärung. In der Madrider Erklärung wurde das Ziel festgelegt, bis zum Jahr 15 einen Anteil erneuerbarer Energiequellen am Gesamtenergieverbrauch in den Ländern der Europäischen Union von 2010 % zu erreichen. Im Jahr 1994 wurde die installierte Kapazität von Solarpaneelen, Mini-Wasserkraftwerken und Windkraftanlagen erhöht in den Ländern der Europäischen Union 5.3 GW betrug, wird bis 2010 mit der Installation von Geräten mit einer installierten Leistung von 55 GW gerechnet. Die gesetzten Ziele werden durch die Lösung von Problemen im Bereich Politik, Steuervergünstigungen, staatliche finanzielle Unterstützung durch wissenschaftliche und technische Programme, vergünstigte Kreditvergabe, Aufbau eines Informationsnetzwerks, Bildungssystems, Praktika, Förderung von Hochtechnologien, Schaffung von Arbeitsplätzen in der Produktion usw. erreicht Vorbereitung der öffentlichen Meinung. In Abb. 2.2.3 zeigt zwei Szenarien für die Nutzung erneuerbarer Energiequellen in europäischen Ländern. Prozentsatz der weltweiten Energieversorgung
Günstige Bedingungen für die Energieentwicklung werden es ermöglichen, den Stromverbrauch bis 2020 um 30 % zu steigern einschließlich erneuerbarer Energiequellen um 15 %. In Tabelle 2.2.3. Angegeben sind die Verhältnisse der Stromerzeugung aus verschiedenen erneuerbaren Energiequellen in europäischen Ländern nach optimistischen und pessimistischen Prognosen bis 2020. Die Prognose basiert auf einer Analyse der Wachstumsrate der installierten Kapazität verschiedener Arten erneuerbarer Energiequellen in den Ländern der Europäischen Union. Der Anteil der Windenergie wird einer pessimistischen Schätzung zufolge 15 %, einer optimistischen Schätzung zufolge 16 % betragen. Tabelle. 2.2.3
Im Jahr 1994 betrug die weltweit installierte Windkraftleistung 3200 MW, in Europa 1400 MW. Tabelle 2.2.4 zeigt Daten zur gesamten installierten Leistung von Windparks nach Ländern. Tabelle. 2.2.4
Jährlich beträgt die installierte Leistung von Windkraftanlagen in Europa 200 MW. Unter günstigen Bedingungen kann der Zuwachs der installierten Leistung 800 MW betragen. Die wirksamsten Programme zur Steigerung der installierten Leistung von Windkraftanlagen gibt es in den Ländern Europa, China, Indien, den USA und Kanada. Der Jahresumsatz aus dem Verkauf von Windkraftanlagen in europäischen Ländern beträgt 400 Mio. ECU. Mehr als 10 der größten Banken Europas investieren in die Windenergiebranche. Mehr als 20 große europäische Privatinvestoren finanzieren Windenergie. Die Kosten der Windenergie hängen hauptsächlich von den folgenden 6 Parametern ab:
Tabelle. 2.2.5
In den letzten drei Jahrzehnten konzentrierte sich die Windenergietechnologie auf WECS-Windturbinen. In dieser Richtung wurden erhebliche Fortschritte erzielt. Viele tausend moderne WECS-Anlagen haben sich als voll konkurrenzfähig zu herkömmlichen Energiequellen erwiesen. Bestehende Stromnetze transportieren den von Windparks erzeugten Strom in verschiedene Regionen. In den letzten Jahren haben sich Technologien zur Nutzung der Windenergie in Inselnetzen intensiv weiterentwickelt. In isolierten Stromübertragungsnetzen sind die unvermeidlichen Kosten pro erzeugter Energieeinheit um ein Vielfaches höher als in zentralisierten Stromübertragungsnetzen. Elektrizitätserzeugende Anlagen sind in der Regel auf kleine Verbrennungsmotoren angewiesen, die teure Brennstoffe verwenden, wobei allein die Kosten für den Transport des Brennstoffs die Kosten pro erzeugter Energieeinheit oft auf das Zehnfache der Energiekosten in den besten zentralen Stromnetzen erhöhen. In kleinen Übertragungsnetzen sind die Anlagen, die den Strom liefern, viel flexibler: Ein moderner Satz Dieselgeneratoren kann in weniger als zwei Sekunden gestartet, synchronisiert und an ein Inselnetz angeschlossen werden. Die Umwandlung von Windenergie ist eine alternative erneuerbare Energiequelle, um teure Kraftstoffe zu ersetzen. Neue Untersuchungen zur technischen Machbarkeit von Projekten mit Windkraftanlagen in Verbindung mit Dieselgeneratoren in isolierten Netzen zeigen, dass das globale Potenzial für unabhängige WECS-Systeme sogar noch größer ist als für WECS-Systeme, die an herkömmliche Stromübertragungsnetze angeschlossen sind. Tabelle 2.2.6 zeigt die Parameter bestehender Wind-Diesel-Anlagen. Diese Systeme wurden zwischen 1985 und 1990 gebaut. Ihr Betrieb zeigte die Notwendigkeit, Systeme zu verbessern und eine automatisierte Steuerung zu schaffen. Tabelle. 2.2.6
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