“ Studien mit besonderen Augenmerk auf die realen Anforderungen ”
energynautics erstellt Studien zum Thema Windkraft mit einem besonderen Augenmerk darauf, wie heutige reale Anforderungen zuverlässig erfüllt und in Zukunft weiter übertroffen werden können. Dabei gibt es mehrere Ansatz-
punkte, aus denen sich unsere Felder der Forschung und Beratung ableiten.
Antriebskonzepte für Windkraftanlagen
Im Rahmen einer Studie über verschiedene Antriebskonzepte für Windkraftanlagen verglich energynautics unterschiedliche Massen, Kosten und Wirkungsgrade. Während heute ein Leistungsbereich von 1,5 MW Standard ist, bezog die Untersuchung auch Leistungen von mehr als 5 MW (Prototypen, Kleinserien) und sogar bis 20 MW (Forschungsstadium) mit ein.
Die untersuchten Antriebskonzepte unterschieden sich in mehrfacher Hinsicht:
- Generatortyp
- Doppeltgespeister Asynchrongenerator (am meisten verbreitet)
- Elektrisch erregter Synchrongenerator (als Direktantrieb insbesondere in Deutschland stark verbreitet [Enercon])
- Permanentmagnet-erregter Synchrongenerator (heute in Kleinserien als Direktantrieb, wird zukünftig insbesondere auch als Schnellläufer eine große Rolle spielen)
- Umrichter
- Vollumrichter für Synchrongeneratoren
- Teilumrichter für Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren
- Drehzahl
- Langsamläufer (ohne Getriebe)
- Mittelschnelle (mit ein- oder zweistufigem Getriebe)
- Schnellläufer (mit dreistufigem Getriebe)
Über die Grobauslegung der Generatoren konnte energynautics dabei auf die notwendigen Massen und Kosten schließen. Darüber hinaus wurde der Wirkungsgrad für den gesamten Teillastbereich berechnet. Gerade im Teillastbereich sind hohe Wirkungsgrade wichtig, weil die Anlage die meiste Zeit in diesem Bereich arbeitet und je nach Windgeschwindigkeit nur einen Bruchteil der maximalen Leistung produziert.
Beispiel: Supraleitende Generatoren
Eine weitere Studie fanden über Hochtemperatur-Supraleitende (HTS) Generatoren statt und umfasste ebenfalls die Untersuchung von Massen, Kosten und Wirkungsgradverlauf.
Ziel der Studie war es, eine Aussage zu treffen, ab wann sich HTS-Generatoren auf dem Markt durchsetzen können. Das wiederum hängt ganz entscheidend von der Nennleistung und der Preisentwicklung des sehr teuren HTS-Materials ab.
energynautics berücksichtigte in der Berechnung aktuell verfügbares Material BiSCCO (1. Generation von HTS Material) sowie zukünftig einsetzbares Material, das sich zur Zeit noch in der Entwicklung befindet (YBCO, 2. Generation).
Beispiel: Zukünftige Entwicklung von Windkraftanlagen
Eine dritte Studie von energynautics befasste sich mit der zukünftigen Entwicklung von Windkraftanlagen: Wo sind Grenzen, welche Größe werden die Anlagen erreichen können?
Hierzu wurde ein Upscaling vorgenommen und insbesondere auch auf Offshore-Entwicklungen eingegangen, z.B. hinsichtlich unterschiedlicher Ausführungen von Fundamenten für Offshore-Anlagen (fest, schwimmend).
In diesem Bereich werden in Zukunft große Herausforderungen gestellt werden, zum Beispiel wenn es um die Stromversorgung entlegener Förderstellen geht.