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Windenergie-Projektanalyse. Kurs zur Analyse von sauberen Energieprojekten. Große Windkraftanlage. Bild: Nordex AG. © Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006. Ziele. Überblick über Grundlagen von Windenergiesystemen Zentrale Überlegungen zur Windenergie-Projektanalyse

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Presentation Transcript
slide1

Windenergie-Projektanalyse

Kurs zur Analyse von sauberen Energieprojekten

Große Windkraftanlage

Bild: Nordex AG

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

ziele
Ziele
  • Überblick über Grundlagen von Windenergiesystemen
  • Zentrale Überlegungen zurWindenergie-Projektanalyse
  • Einführung in das RETScreen® Windenergie-Projektmodell

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

was k nnen windenergiesysteme leisten
Was können Windenergiesysteme leisten ?
  • Strom für
    • Zentrale Netze
    • Inselnetze
    • Entlegene Stromversorgung
    • Wasserpumpen
  • …aber auch…
    • Unterstützung schwacher Netze
    • Reduzierte Schwankung von Energiepreisen
    • Verminderte Übertragungs- und Verteilungsverluste

San Gorgino Windpark, Palm Springs, Kalifornien, USA

Bild: Warren Gretz/ NREL Pix

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

slide4

Beschreibung der Windturbine

  • Komponenten
    • Rotor
    • Getriebe
    • Turm
    • Fundament
    • Steuerung
    • Generator
  • Typen
    • Horizontale Achse
      • Am verbreitetsten
      • Steuerung oder Designdrehen Rotor in den Wind
    • Vertikale Achse
      • Weniger häufig

Schema einer Windturbine mit horizontaler Achse

Rotorblatt

Rotorfläche

Maschinen-haus mit Getriebe und Generator

Rotor-durchmesser

Naben-höhe

Turm

Unterirdische Stromanschlüsse(Vorderansicht)

Fundament(Seitenansicht)

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

verwendung von windenergie
Verwendung von Windenergie
  • Netzunabhängig
    • Kleine Turbinen (50 W bis 10 kW)
    • Batterielader
    • Wasserpumpen
  • Inselnetz
    • Turbinen typisch 10 bis 200 kW
    • Reduzierte Erzeugungskosten in entlegenen Gebieten: Wind-Diesel-Hybridsysteme
    • Hohe oder niedriger Windanteil an Spitzenlastabdeckung
  • Zentrales Netz
    • Turbinen typisch 200 kW bis 2 MW
    • Windparks mit mehreren Turbinen

Netzunabhängig, 10-kW Turbine, Mexico

Bild: Charles Newcomber/ NREL Pix

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

elemente von windenergie projekten
Elemente von Windenergie-Projekten
  • Bewertung des Windaufkommens
  • Umweltanalyse
  • Bewilligungsverfahren
  • Entwurf
  • Baumaßnahmen
    • Straßen
    • Übertragungsleitung
    • Trafostationen

Errichtung eines 40-m-Windmessmastes, Quebec, Kanada

Bild: GPCo Inc.

Trafostation, Kalifornien, USA

Bild: Warren Gretz/NREL Pix

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

windaufkommen
Windaufkommen
  • Hohe durchschnittliche Windgeschwindigkeiten sind Voraussetzung
    • 4 m/s Jahresmittel ist Minimum
    • Allgemein wird Windaufkommen überschätzt
    • Windgeschwindigkeit nimmt mit Höhe zu
  • Hohes Windaufkommen
    • Küstenregionen
    • Kammlagen an langen Hängen
    • Bergpässe
    • Offenes Terrain
    • Täler, die den Wind kanalisieren
  • Es ist typisch windiger
    • im Winter als im Sommer
    • bei Tag als bei Nacht

Leistungskurve für 1 MW-Turbine

Leistung (kW)

Windgeschwindigkeit (m/s)

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

windenergie systemkosten
Windenergie-Systemkosten
  • Windparks
    • 1.500$/kW installiert
    • Betrieb/Wartung: 0,01$/kWh
    • Vergütung: 0,04$-0,10$/kWh
  • Einzelne Turbinen & Inselnetze
    • Höhere Kosten(stärker projektspezifisch)
    • Machbarkeitsstudie, Planung & Engineering haben höheren Kostenanteil
  • Einen größeren Komponentenaustausch berücksichtigen mit 20 bis 25% der Anfangskosten
    • Rotorblätter oder Getriebe

Machbarkeits-studie

Entwicklung

Turbinen

Sonstige Anlagenkosten

Anteile an den Installationskosten

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

windenergieprojekt berlegungen
Windenergieprojekt Überlegungen
  • Eine gutes Windangebot kann die Erzeugungskosten dramatisch reduzieren
    • Gute Erfassung des Windangebots ist eine wertvolle Investition
  • Zusätzliche Einnahmequellen
    • Produktionszuschüsse durch Regierungen oder Stromversorger oder Ökostromtarife
    • Verkauf von Emissionsminderungszertifikaten
  • Hindernisse und Kriterien
    • Umweltakzeptanz
    • Akzeptanz durch lokale Bevölkerung
    • Netzanschluss und Übertragungskapazität
  • Finanzierung, Zinsen, Wechselkurse

Turbine des Le Nordais Windparks, Quebec, Kanada

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

beispiele europa und usa netzgekoppelte windenergiesysteme
Beispiele: Europa und USANetzgekoppelte Windenergiesysteme
  • Intermittierende Erzeugung ist kein Problem: 17% des dänischen Stroms aus Wind ohne zusätzliche Reserveerzeugung
  • Schnell realisierbare Projekte (2 bis 4 Jahre), die mit dem Bedarf wachsen können

Windpark an der Küste, Dänemark

Bild: Danmarks Tekniske Universitet

  • Land kann für andere Zwecke genutzt werden, z.B. für Landwirtschaft
  • Individuen, Unternehmen und Kooperativen besitzen und betreiben manchmal einzelne Anlagen

Windpark in Palm Springs, Kalifornien, USA

Bild: Warren Gretz/ NREL Pix

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

beispiele indien und kanada windenergieanlagen in inselnetzen
Beispiele: Indien und KanadaWindenergieanlagen in Inselnetzen
  • Teuere Stromerzeugung wegen Kosten für Transport von Dieseltreibstoff in entlegene Gegenden
    • Windturbinen reduzieren den Verbrauch von Dieseltreibstoff
  • Zuverlässigkeit und Wartung sind wichtig

50-kW Turbine, Nunavut, Kanada

Errichtung einer 50-kW Turbine, West Bengal, Indien

Bild: Paul Pynn/ Atlantic Orient Canada

Bild: Phil Owens/ Nunavut Power Corp.

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

beispiele usa brasilien und chile netzunabh ngige windenergiesysteme
Beispiele: USA, Brasilien und ChileNetzunabhängige Windenergiesysteme
  • Strom für kleine Lasten in Gebieten ohne Stromnetz
  • Batterien in Stand-alone-Systemen liefern Strom während windstiller Perioden
  • Wasserpumpen: Wasserreservoir dient als Speicher
  • Kann in Verbindung mit fossil betriebenen Generatoren und/oder PV- Modulen in einem Hybridsystem eingesetzt werden

Strom für einen Telekommuni-kations-Turm, Arizona, USA

Hybrid-Windenergiesystem, Chile

Strom für ein abgelegenes Dorf, Brasilien

Bild: Roger Taylor/ NREL Pix

Bild: Arturo Kunstmann/ NREL Pix

Bild: Southwest Windpower/ NREL Pix

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

retscreen windenergie projektmodell
RETScreen®WindenergieProjektmodell
  • Weltweite Analyse von Energieproduktion, Lebenszyklus-kosten und Minderung von Treibhausgasemissionen
    • Netzgebunden, Inselnetz und netzunabhängig
    • Einzelne Turbinen oder Windparks
    • Rayleigh, Weibull, or Anwender-definierte Windverteilungen
  • Nur 1 Datenpunkt für RETScreen®vs. 8,760 für stündliche Simulationsmodelle
  • Gegenwärtig nicht abgedeckt:
    • Stand-alone-Systeme mit Speicher

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

retscreen windenergie berechnung
RETScreen®Windenergie-Berechnung

Berechnung Jährl. Energieertrag

Berechnung mittl. normierter Energieertrag

Berechnung Brutto-Energieerzeugung

Berechnung aufge-nommene erneuer-bare Energie

Berechnung gelieferte erneuerbare Energie

Siehe e-Handbuch

Analyse sauberer Energieprojekte: RETScreen® Engineering und Fälle

Kapitel zur Analyse von Windenergieprojekten

Berechnung andere Hilfsmengen

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

beispiel zur validierung des retscreen windenergie projektmodells
Beispiel zur Validierung des RETScreen®Windenergie-Projektmodells
  • RETScreen® verglichen mit stündlicher HOMER-Simulation
    • 10 Turbinen à 50 kW installiert in Kotzebue, Alaska
    • RETScreen’s Schätzung der jährlichen Energieerträge weicht 1.1% von HOMER ab
  • RETScreen® verglichen mit gemessenen Daten desselben Systems:

Periode

RETScreen Ertrag (MWh)

Gemessener Ertrag (MWh)

Differenz

1998

(3 Turbinen)

250

271

-8%

1999-2000

1.057

1.170

-10%

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

schlussfolgerungen
Schlussfolgerungen
  • Windturbinen liefern weltweit Strom netzgekoppelt und im Inselbetrieb
  • Ein gutes Windangebot ist ein wichtiger Faktor für erfolgreiche Projekte
  • Verfügbarkeit von Erzeugungsprämien oder Ökostrom-tarifen sind wichtig für netzgekoppelte Projekte
  • RETScreen® berechnet die Energieproduktion unter Verwendung von Jahresdaten mit einer Genauigkeit, die der von stündlichen Simulationen entspricht
  • RETScreen®kann Kosten für Vorstudien zurMachbarkeit deutlich senken

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

fragen
Fragen?

Analysemodul für Windenergieprojekte

RETScreen® Internationaler Kurs für die Bewertung umweltfreundlicher Energieprojekte

Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die RETScreen-Internetseite

www.retscreen.net

© Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.