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Kleinwindanlagen

SebastianKröll. Kleinwindanlagen. Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf. Aufgaben der Bachelor Thesis. Übersicht über verschiedene Windenergieanlagen Grundlagen der Windenergienutzung Auswertung der Messwerte am Standort der FH Düsseldorf

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Presentation Transcript

  1. SebastianKröll Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf

  2. Aufgaben der Bachelor Thesis • Übersicht über verschiedene Windenergieanlagen • Grundlagen der Windenergienutzung • Auswertung der Messwerte am Standort der FH Düsseldorf • CFD Simulation der Strömungen auf dem Gelände der FH Düsseldorf

  3. Übersicht über verschiedene Windkraftanlagen • Horizontalläufer • Vertikalläufer • Mantelturbine • Kitepower

  4. Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen • Horizontalläufer

  5. Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen • Vertikalläufer

  6. Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen • Mantelturbine

  7. Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen • Kitepower

  8. Windenergienutzung • Aufbau der Atmosphäre Bodengrenzschicht (Prandtlschicht, Erkmanschicht) und Höhenströmung

  9. Windenergienutzung • Aufbau der Atmosphäre Prandtlschicht, Erkmanschicht und Höhenströmung

  10. Windenergienutzung Im Wind enthaltene Leistung • Schubkräfte =Betz Formel mit 16/27 Wofür wichtig? Mastauslegung

  11. Auswertung der Messwerte • Windgeschwindigkeitsverlauf über einen Tag und höchste Geschwindigkeiten • Häufigkeitsverteilung • Windrichtung • Jahresgang

  12. Windgeschwindigkeitsverlauf an einem Tag • Geschwindigkeitsunterschiede am Tag und Nacht In der Regel: Nacht kleinere Windgeschw. (vielleicht wg. Thermik)

  13. Häufigkeitsverteilung • Häufigkeitsverteilung gibt die Anzahl der einzelnen Geschwindigkeiten wieder • (5 Minutenmittelwerte, ca.50000 Werte, für das Jahr 2010/11) • mittlere Jahresgeschwindigkeit von 2,3 m/s

  14. Windrichtung Nord • Windrichtung wird in 8 Klassen unterteilt • jede Klasse entspricht einem Bereich von 45° • die Hauptwindrichtung beträgt Südwest West

  15. Jahresgang • Jahresgang gibt den Geschwindigkeitsverlauf über ein Jahr an (Monatsmittelung) Ausreißer – Fehler Messtechnik

  16. CFD Simulation • Geometrie • Netzgenerierung • Setup • Erstellung der Randbedingungen • Ergebnis • Problematik

  17. CFD Simulation Geometrie Wie wurden Gebäude vermessen? Stativ Lasergerät • Erstellung des Geländes über CAD Programm • Grundkörper Oktagon wegen der 8 Windrichtungen • Änderung an der Geometrie

  18. CFD Simulation Netzgenerierung • Automatische Netzgenerierung(unstrukturierte Tetraeder) • Einfügen von Prismenschichten (Netzverfeinerung am Boden und Gebäudewänden) • Kleinstes Y+ bedeutet wandnächste Schicht bei …

  19. CFD Simulation Setup • Festlegung der Ein- und Austritte • Definition der Randbedingungen Eintrittswindgeschwindigkeit Turbulenzmodell Reibung an Wänden keine Reibung am Himmel (welche Höhe?)

  20. CFD Simulation Erstellung der Randbedingungen • Ausbildung der Bodengrenzschicht im Anlauf • Ermittlung der Eintrittswind- geschwindigkeit (mittlere Eintrittsgeschw. ?)

  21. CFD Simulation Ergebnis Wo liegt der Messort? • Darstellung des Strömungsverlaufes im Simulationsgebiet und der Windverhältnisse an einzelnen Punkten Sekundärströmungsgebiete/Nachläufe der umströmten Gebäude

  22. CFD Simulation Problematik • Ergebnisse sind mit Vorsicht zu betrachten • Gelände und Gebäude stark vereinfacht • Simulationen sind stationär – Realität ist instationär • Umgebung außerhalb des Simulationsgebietes wird nicht berücksichtigt

  23. Fazit • Vorgehen hinsichtlich CFD wird als sinnvoll bewertet • empirisches Datenmaterial, das als Grundlage diente, erlaubt keine Bewertung hinsichtlich „Wirtschaftlichkeit“ • bester Platz ist auf dem L-Takt – warum? c in m/s ZAHL in welcher Höhe ZAHL • vorliegende Studie lässt sich zu Anschauungszwecken nutzen (CFD und mögliche Versuchsanlage)

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