Leistungsregelung VAWT Kleinwindanlagen

Meiner Meinung nach werden hier mehrere Dinge vermischt. Stall-geregelt bezieht sich auf die Aerodynamik. Praktisch bedeutet das, dass es ab einer bestimmten Flügelgeschwindigkeit zum Strömungsabriss kommt und der Rotor nicht weiter beschleunigt. Deswegen gelten VAWTs in der Regel als sturmsicher. Man möge mich korrigieren, wenn ich hier falsch liege.

Große Anlagen drehen tatsächlich mit 50 Hertz, also grob eine Umdrehung pro Sekunde. Erhöht sich die Windgeschwindigkeit, so dass der Rotor sich schneller drehen würde, führt das dazu, dass die erzeugte Wechselspannung nicht mehr synchron zur Netzspannung liegt und so nicht nutzbare Blindleistung entsteht. Um dies zu verhindern muss der Rotor abgebremst, also mechanische Energie entzogen werden. Zum einen könnte man das rein mechanisch z.B. über eine Scheibenbremse machen, wobei die überschüssige Leistung komplett in Wärme, also eine weißglühende Bremsscheibe, umgesetzt würde. Die günstigere Möglichkeit ist es, das elektrisch zu machen, indem man dem Generator eine höhere Leistung entnimmt und dadurch den Rotor belastet, denn die so entnommene Leistung kann nutzbringend ins Netz eingespeist werden.

Kleinwindanlagen drehen aber aufgrund ihres geringen Rotorradius viel schneller. Deswegen wird wohl in erster Linie die erzeugte Spannung zunächst gleichgerichtet und dann über einen netzsynchronen Wechselrichter eingespeist.

Widerstände sind ja im Grunde elektrisch betrachtet nichts anderes als Verbraucher, die Strom und Spannung in Wärme umsetzen. Man kann also die Belastung des Generators verändern, indem man ihm bei gleicher Spannung einen höheren Strom entnimmt. Das geschieht in der Regel dadurch, dass man den Verbraucherwiderstand verringert, also wie du schon sagst, z.B. mehr Verbrauchern parallel schaltet.

Nein. Insel bedeutet "abgeschlossen von der Außenwelt", wie eine Insel halt.

Zum einen durch Belastung wie oben erwähnt oder auch durch die Flügelstellung (Pitch).

Das ist gar kein so großer Aufwand, wie du dir vorstellst. Der Generator wird einfach bis zum Erreichen der gewünschten Spannung nicht belastet, also die Verbraucher über einen "Schalter" getrennt, so dass der Generator im Leerlauf betrieben wird. Erst wenn die Spannung erreicht ist, wird langsam der Stromfluss und somit die umgesetzte Leistung erhöht. Läd man Beispielsweise einen Akku, geschieht das ganz automatisch ohne zusätzliche Elektronik dadurch, dass die Ladespannung des Akkus der Generatorspannung entgegen wirkt. Erst wenn die Generatorspannung größer ist, als die des Akkus kann ein Strom fließen.

Ich hoffe, ich habe das alles richtig ausßeinandersortiert und wäre dankbar, wenn da einer der alten Hasen nochmal seinen Senf dazu gibt.

Vielen Dank für Eure Antworten.

Ok ich halt noch mal kurz fest:

Aerodynamische Regelung möglich durch: a) stall b) pitch

Der H-Rotor wird aufgrund seiner starren Blätter (bis auf wenige exotische Ausnahmen abgesehen) aerodynamisch durch stall geregelt.

Auf der Generatorseite ist erstmal prinzipiell ein Drehzahlfester oder -variabeler Betrieb möglich.

Stall geregelte Groß-Anlagen werden, wenn Sie ans Netz angeschlossen werden mit drehzahlfesten Generatoren betrieben. Bei Erhöhung der Aerodynamischen Leistung muss die Lastentnahme auf Generatorseite erhöht werden, um die konstante Drehzahl zu gewährleisten. (Doch wie Regel ich die Lastentnahme, wenn ich ins öffentliche Netz einspeise??)

Kleinwindanlagen werden ebenfalls drehzahlfest betrieben werden. Der Generator wird dem Netz zugeschaltet, wenn eine gewisse Spannung (abhängig von der Drehzahl) erreicht ist. Leistungsabgabe des Generators kann geregelt werden durch Ladestrom des Akkus oder andere Verbraucher wie auch Widerstände.

Außerdem gibt es noch die Möglichkeit mit Frequenzumrichter AC/DC/AC, um die gewünschte Frequenz zu erhalten.(Ist glaub bei Kleinanlagen, wenn ich kein Getriebe habe üblich)

Zur Drehzahl: Die Netzfrequenz ist 50Hz, das entspricht bei einem dreipoligem Generator eine Drehzahl von 3000 U/min! Bei 6 poligen muss eine Drehzahl von 1500 U/min erreicht werden. Ohne Getriebe ist das bei Windkraftanlagen nicht zu schaffen!

Zur Sturmsicherheit: Da scheinen die VAWT oder generell Kleinanlagen einen klaren Nachteil zu pitch geregelten Großanlagen zu haben. Obwohl man erstaunlicherweise auch anderes liest, wie XXL Ray zur Sturmsicherheit von VAWTs schon erwähnte!
Bei Stallanlagen steigt ab gewissen Windgeschwindigkeit trotz Stalls die Leistungsabgabe für die der Generator aber nicht ausgelegt ist. Sie müssen gebremst werden. VAWTs sind zusätzlich gefährdet, da sie nicht aus dem Wind drehbar sind. Also sturmsicher scheinen die eher nicht zu sein!


Falls irgendwas nicht richtig ist ..... bitte korrigieren


Danke Sandia

Im öffentlichen Netz kannst du alle Haushalte als Verbraucher sehen. Diese werden, vereinfacht gesehen, aus Windanlagen und anderen Kraftwerken versorgt. Drosselt man die Leistung der anderen Kraftwerke indem man z.B. einfach weniger Kohle nachschippt oder weniger Brennstäbe in den Tank packt, so werden die Windanlagen stärker belastet. Ich weiß allerdings nicht, ob große Windanlagen zusätzlich über Shunt-Widerstände verfügen, an denen überflüssige Leistung verbraten werden kann.

Das ist so nicht ganz richtig. Kleinwindanlagen sind meist für einen relativ breiten Drehzahlbereich ausgelegt.

"Vom Netz" ist vielleicht etwas zu allgemein gesagt. Bei Einspeisung übernimmt das eine Elektronik.

Zur Drehzahl wurdest du ja schon korrigiert aber heutzutage werden auch meist keine Getriebe sondern hochpolige Generatoren mit Permanentmagenten verwendet.

Das ist zumindest nach meinem Wissensstand nicht ganz richtig. Ist die Geschwindigkeit der Flügel zu hoch reißt die Strömung an den Flügeln ab - es kommt zum Stall. Damit sinkt der Wirkungsgrad rapide ab, wodurch dem Wind eben nicht mehr mechanische Leistung entnommen wird, als der Generator in elektrische Leistung umsetzen kann. Ich habe allerdings keine zitierfähigen Quellen dazu.