Benutzer:Boreas-notos/Einflügler (Windkraftanlagentyp)

Ein Einflügler ist eine Windkraftanlage, (WKA) zur Stromerzeugung, die mit nur einem Rotorblatt ausgestattet ist.

Geschichte

In den 1980-er Jahren begann die Entwicklung von größeren Windenergieanlagen mit einem einflügeligen Rotor. Als Gegengewicht gegenüber dem einzelnen Rotorblatt wurde ein relativ kleiner, aber schwerer Metallkörper verwendet. Die Größten dieser Windenergieanlagen hatten eine Nennleistung von 640 kW. Das Rotorblatt hatte eine Länge von 56 m und die Nabenhöhe lag bei 60 m.

Prinzipielle Eigenschaften

Je größer die Rotoren, desto teurer werden die Blätter. In dieser Hinsicht erscheint die Minimierung auf nur ein Blatt vorteilhaft – es lassen sich im Prinzip billigere Anlagen bauen. Die geringere Blattzahl wird durch eine höhere Schnelllaufzahl ausgeglichen. Mit der höheren Schnelllaufzahl verbunden ist ein schlankeres Blatt, was einen weiteren wirtschaftlichen Vorteil bedeutet. Darüberhinaus ist das Eigengewicht des einzigen Blattes des Rotors geringer, als das Blatt eines dreiblättrigen Rotors. Nur ein einziges Rotorblatt zu montieren geht schneller und reduziert Kosten. Ein weiterer Vorteil höherer Schnelllaufzahl ist ein geringerer Materialaufwand für Getriebe und Generator, weil die Nabenumdrehung um das nahezu Dreifache höher ist. Die optimale Schnelllaufzahl liegt für Einflügler bei 15 - gegenüber 8 bei Dreiflüglern.

Herausforderungen

Die damalige Bauform hatte aufgrund der bauartbedingten starken Lastwechsel schwer lösbare technische Probleme und durch niederfrequente Schallemissionen größere Hürden beim Genehmigungsverfahren, und sorgte durch die optische Erscheinung für Unruhe in der Landschaft. Deshalb wurde die Weiterentwicklung von Einflüglern in Deutschland nicht weiter verfolgt.

Im Gegensatz zu den Winden im Meer -siehe die Daten von FINO, steigt die Windstärke an Land mit zunehmender Höhe extrem an, was die Belastungen der Einflügler weiter erhöht.

Neuentwicklungen von Einflüglern

Trotz der Probleme in der Vergangenheit versucht die spanische Firma ADES einen Neustart mit Einflüglern.

Einsatzmöglichkeiten

Aufgrund der optischen und akustischen Belastungen wird sich das Einsatzgebiet des Einflüglers auf menschenleere Regionen konzentrieren, welche zum Beispiel in Spanien weiter verbreitet sind als in Deutschland.

Offshorewindenergienutzung mit Einflüglern

Aufgrund falscher Konzepte und Standorte sind die Kosten in Deutschland für Strom aus dem Meer extrem hoch. In Dänemark wird Strom aus dem Meer mit ca. 8 Cent/KWh vergütet.

Mit neuen Konzepten und größeren Windkraftanlagen sind extreme Kostensenkungen zu erwarten.

Neue Perspektiven ergeben sich für den Einflügler als Windkraftanlage in Form von Multifloaters im Meer. Neben der dreifachen Vollaststundenzahl, sind nur mit Meeres-WKAs bauliche Vorteile generierbar. Daneben steigt die Windstärke mit zunehmender Höhe weniger stark an, wie an Land.

Heute sind die längsten Flügel immerhin 75 Meter bzw. 83,5 Meter lang. In der Zukunft werden WKAs mit einem Rotordurchmesser von über 200 Metern und einer Leistung von 20 MW je WKA zur Verfügung stehen. Demnach hätte ein Multi-Floater mit fünf einzelnen WKAs eine Gesamtleistung von 100 MW.

Planungen von noch größeren Windkraftanlagen gibt es bereits heute.

Bei ganz großen Windkraftanlagen ist jedes einzelne Rotorblatt ein noch größerer Kostenfaktor. Hier lohnt es sich dann noch mehr, so viele Rotorblätter wie möglich einzusparen, dann bleibt eben der Einflügler übrig.

Multifloater mit Einflüglern

Bei einer Ausführung als Multifloater braucht sich die Gondel nicht mehr zu drehen, weshalb eine dreibeinartige Abstützung bis zur Gondel möglich wird. Multifloater können auch dadurch gebildet werden, indem eine durch einen Masten verbundene Ansammlung von schwimmenden Windkraftanlagen, wie sie als Windfloat bereits Realität sind.

Während sich die gesamte Plattform in den Wind dreht, ist das Pendeln der einzelnen Anlagen möglich und erwünscht. Die Möglichkeit "des Schwankens der einzelnen WKAs auf der Plattform" ist positiv, weil hier "harte Kräfte" in "weichere Kräfte" verwandelt werden.

Außerdem kann der Flügel bei starken Gewittern einfach aus der Gefahrenzone gebracht werden, wenn die Flügelspitze nach unten zeigend arretiert wird. Dies ist weder bei einem Zweiflügler, noch bei einem Dreiflügler möglich. Auf dem unzerstörbaren Gegengewicht kann über einen Blitzableiter auch die stärksten Blitze einfach abgeleitet werden und den Flügel verschonen. Auch Windhosen und Wassertornados würden die „freien Flügel“ leicht zerstören können.

Vom Zweiflügler zum Einflügler

Der Binnenlandmarkt der Windbranche wird praktisch ausschließlich dominiert von Dreiflüglern. Im Meer ist die Tendenz zum Zweiflügler unübersehbar. Auch Nautica hat ein gutes Konzept. Die Vorteile sind neben dem Sparen von einem Flügel die große Bewegungsfreiheit des Flügels, was durch den schrägen Mast ermöglicht wird. Als Leeläufer richtet er sich selbsttätig in die Windrichtung aus, die drehbare Gondel entfällt. Das flexible Verhalten im Wind und im Meer schont die WKA und sorgt für eine lange Lebensdauer, ebenso überzeugend ist die schnelle, kostengünstige Montage . Diese Entwicklung wird eine Brücke zum Einflügler darstellen. Bei chinesischen Herstellern sind ebenfalls die Initiativen unübersehbar!

Die Kombination von Wind, Wellen, Strömung und Photovoltaik

Mit dem Poseidon-Projekt wird die Windenergie mit der Wellenenergie kombiniert. Eine weitere Möglichkeit ist die zusätzliche Kombination mit der Strömungsenergie, welche allerdings nicht überall möglich ist, da eine relativ starke Meeresströmung gegeben sein muss. Selbst eine Kombination mit Photovoltaik erscheint sinnvoller, als dies der erste Anschein vermuten lässt. Einerseits ist eine Stromanbindung schon vorhanden, der kühlende Wind senkt die Temperatur der Paneele - und erhöht dadurch den Wirkungsgrad, und nicht zuletzt wird keine Landfläche verbraucht.

Weblinks

Vorteile des Einflüglers nach Ansicht von ADES

Einzelnachweise

Kategorie:Windkraftanlagentyp Kategorie:Offshore-Windenergietechnik