Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

 
Windbeutel
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Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 23.05.2008 - 18:16 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen,

ich bin Ingenieur und arbeite bei einem Unternehmen in der Solarbranche. Ich soll jetzt für einen Kunden einen Kostenvoranschlag für ein Hybridsystem (solar+Wind) zur autonomen Stromversorgung machen, jedoch habe ich leider kein Tool zur Ertragsberechnung. Der Verbrauch des Hauses sollte bei etwa 8kWh/Tag liegen. Der Standort ist Santa Pola, an der Küste in der Nähe von Alicante (Spanien) gelegen und ich habe auf einer Seite die durchschnittliche Windgeschwindigkeit (wöchentlich) für das letzte Jahr, sie beträgt im Jahresmittel 14,53 km/h. Mehr Informationen gibts unter:
http://www.cabodesantapola.org/wx/Year.php#Wind-Year

Allerdings weiss ich nicht, auf welcher Höhe die Windmessstation liegt...
Dennoch, ich denke, dass der Kunde mit einer Bornay Inclin 1500 (1500Wp) gut beraten wäre, auf einem Gittermast von 7 oder 13m Höhe (je nachdem wie die Umgebung ausschaut). Diese Anlage sollte einen Grossteil des Verbrauches abdecken und der Rest ergänzend mit Solarmodulen. Allerdings bräuchte ich so etwas wie eine Ertragsstudie für das Windrad, kann mir jemand ein Tool zur Ertragsberechnung nennen? Was sind eure Erfahrungen (für ähnliche Windgeschwindigkeiten, wie viel kWh werfen eure Anlagen pro Wp im Jahr ab?
Ich hoffe, dass ihr mir helfen könnt.

Grüsse aus Spanien

Matthias
XXLRay
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 24.05.2008 - 15:49 Uhr  ·  #2
14,53 km/h entspricht in etwa 4 m/s, was schonmal durchaus im Rahmen liegt. Dann sei noch gesagt, dass Höhe im Grunde nur durch noch mehr Höhe zu ersetzen ist. Der Kunde sollte sein Windrad also so hoch wie möglich aufstellen. Je nachdem, was die Baubestimmungen ohne Probleme zulassen.
Die zu erwartende Leistung hängt in erster Linie von der Fläche ab, die das Windrad abdeckt. Der Wirkungsgrad liegt meist um 30%. Die mechanische Leistung (ohne Verluste an Generator, Elektronik, Leitungsführung, ...) errechnet sich nach:
P_mech = 0,6*Fläche[in m²]*(Windgeschwindigkeit[in m/s])³*Wirkungsgrad
...
 
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 24.05.2008 - 20:51 Uhr  ·  #3
Moin -um hier wirklich gut planen zu können , muß der Standort genau bekannt sein. Denn Bäume + Dächer anderer Häuser machen ganz schnell für Solar und Wind die Rechnung neu und schwierig. Daher mal genau anschauen. Auch weit vor dem Standort.:-) cerco
Windbeutel
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 11:33 Uhr  ·  #4
Danke für die Antworten,

ich werde mal mit dem dortigen Kaufmann reden, weil für mich fast ein tag dabei draufgehen würde, um dorthin zu kommen, mir das Haus und die Umgebung anzuschauen und wieder zurückzufahren. Auf jeden Fall ist es so geplant, dass Hindernisse durch Höhe ausgeglichen werden, von daher sollten wir einfach von einer freien Anströmung ohne grössere Turbulenzen ausgehen. Kann mir jemand sagen mit welchem Ertrag +-20% ich bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von ca. 4 m/s für eine Inclin 1500 (Rotordurchmesser 2,86m) rechnen kann? (Windgeschwindigkeiten entsprechend Verteilung in oben genanntem Link).
Wenn ich in der Leistungskurve der Inclin 1500 nachsehe, so zeigt sie bei 4 m/2 knapp über 200 Watt an, wenn ich mit DURCHGEHEND 4 m/2 Windgeschwindigkeit im Jahr rechnen würde, dann würden sich etwa 1.900 kWh für die Anlage = 1.266 kWh/kWp (bzw. weniger als 850 Vollaststunden im Jahr) ergeben, was wir hier ohne Probleme mit einer Solaranlage erreichen, ich rechnete eigentlich mit mehr Vollaststunden (zumindest an der küste). Ich werde jetzt mal versuchen mit dem Demo des Programms WindPro die Anlage zu simulieren...
XXLRay
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 12:21 Uhr  ·  #5
Leider konnte ich keine Angaben zum Wirkungsgrad der Inclin 1500 finden. Die Anlaufgeschwindigkeit beträgt 4m/s. Für genaue Berechnungen sollte man die Jahreswindgeschwindigkeiten in Intervalle aufteilen und diese dann jeweil abhängig von deren Dauer getrennt berechnen.
Der Wirkungsgrad der Anlage ist abhängig von der Windgeschwindigkeit, deswegen nehmen wir mal zur Sicherheit einen Gesamtwirkungsgrad von nur 20% an.
Die mittlere zu erwartende Leistung beträgt demnach:
P_el = 0,6*PI*(1,43)²*(4)³*0,2 = 49 W
Über ein Jahr gesehen mit 8760 Stunden sind das 429.240Wh, also 429kWh

Hier sei noch angemerkt, dass diese Überschlagsrechnung nicht berücksichtigt, dass die Windleistung exponentiell mit der Windgeschwindigkeit ansteigt und deswegen sehr ungenau ist.

Eine genauere Abschätzung erhält man, indem man die obige Rechnung eben für die einzelnen Windgeschwindigkeitsabschnitte getrennt durchführt und die Leistung dann aufaddiert.
Windbeutel
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 16:41 Uhr  ·  #6
Hallo, laut Herstellerangaben ist die Anlaufgeschwindigkeit 3,5 m/s und bei 4 m/s werden ca. 210 Watt erzeugt.
Ich hab es mit Windpro probiert, aber das Programm ist zu komplex, um sich die Mühe zu machen, so eine kleine Anlage damit zu berechnen. Ich nehme einfach 1.000 Volllaststunden im Jahr an (Offshoreanlagen sollen ja bis 4.000 Volllaststunden erreichen, normale Küstenstandorte um die 2.000; von daher nehme ich an, dass ich mit 1.000 keinen überzogenen Wert annehme) und gehe auf eine kleinere Anlage, decke ca. 80% (im Sommer über 100%) über Solarmodule ab, deren Ertrag ich wenigstens sicher berechnen kann.
Mit der Inclin 1500 gäbe es sowieso Probleme, da ich dann auf mindestens 24V gehen müsste und der Kunde bereits über ein kleineres 12V System verfügt, das er auch weiterhin nutzen möchte.
XXLRay
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 16:51 Uhr  ·  #7
Nennbetrieb hat die Anlage wenn ich das richtig gesehn habe bei 11m/s. Nimmst du das als Vollast an? Dann musst du die auf die Zeit beschränken, in der die Windgeschwindigkeit über 11m/s liegt.
Aber die herauszusammeln ist meiner Meinung nach dein Job, für den du ja im Gegensatz zu mir auch bezahlt wirst ;)

Mit der 24V des Generators sollte es meiner Meinung nach keine Probleme geben. Du hast halt erfreulicherweise einen früheren Ladebeginn. Man benötigt halt nur einen entsprechenden Ladereger. Was sagen die anderen zu dem Thema?
Windbeutel
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 17:18 Uhr  ·  #8
XXLRAY, wenn ich 1.000 Volllaststunden annehme, dann heisst das nicht, das die Anlage 1.000 Stunden im Jahr mit Volllast läuft, sondern dass die Anlage soviel im Jahr produziert als würde sie 1.000 Stunden mit Vollast laufen (und keine einzige Sekunde mit weniger als Volllast). Die 1.000 Volllaststunden können aber genausogut über 8760 Stunden bei ca. 11% der Leistung erreicht werden.
Bezüglich der 24V müsste ich mir die bisherige Anlage mal anschauen, generell würde ich aber nicht unbedingt dia alten Batterien mit neuen in Serie schalten, ich hätte gerne die "alte" Installation von unserer neuen getrennt bzw. parallel erweitert, allein schon aus Gründen der Wartung etc.
Der Laderegler ist bei der Inclin 1500 integriert, man kann aber auch ohne diesen bestellen (dann sind es 460€!! weniger), also gehe ich davon aus, dass dieser was kann, trotzdem zeigt mir das Datenblatt lediglich 24V und 48V als mögliche Ausgangsspannungen an. Ich dachte auch, dass die Spannung im Prinzip über die Wicklungen festgelegt ist und dass dann im Prinzip nur die Stromstärke variiert (anders als bei Solarmodulen, wo ja ein grosser Spielraum zur Verfügung steht), es sei denn der Laderegler transformiert die Spannung...
XXLRay
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 18:03 Uhr  ·  #9
Die Spannung, die ein Generator erzeugt ist keineswegs fest, sondern Drehzahlabhängig. 24V bedeutet lediglich, dass im Nennbereich die 24V garantiert erreicht werden. Das kann aber je nach Wind auch durchaus eine höhere Spannung sein. Normalerweise wird die Spannung jedoch durch den Ladestrom ca auf Batteriespannung gehalten.
Ich weiß natürlich nicht, was die in ihrem Regler verbaut haben. Vielleicht arbeiten die da auch mit Spannungswandlern.
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 18:03 Uhr  ·  #10
Hallo Windbeutel.
Den Gesamtwirkungsgrad der Anlage kannst du doch anhand deiner Leistungskurve recht einfach errechnen. Dort siehst du, welche elektrische Leistung das Windrad abgibt und die im Wind enthaltene Leistung ist ja schnell ausgerechnet. Das ganze teilst du dann in verschiedene Abschnitte ein zum Beispiel in 1m/s- schritte, vom Ladebeginn bis hin zur Nennleistung und hinterher mittelst du die einzelnen Wirkungsgrade und erhälst einen Durchschnittswirkungsgrad, mit dem man dann arbeiten kann.

Das mit der höheren Ladespannung ist meiner meinung nach kein Problem. Die Batterie reguliert die Spannung und wenn der Laderegler "so viel kann", dann wird er auch feststellen können, an was für einem System er sich gerade befindet. Das kann man für fast 500 Euro erwarten und der frühere Ladebeginn ist ja auch ein Vorteil. Man glaubt gar nicht, wie sich die kleinen aber dauerhaften Leistungen addieren und in der Schlussbilanz deutlich hervortreten.

Davon mal abgesehen wird der Kollege ja auch bestimmt nicht nur eine einzige Batterie besitzen, so daß man zum Beispiel 2 Batteriebänke für die wka in Reihe laden. Dann hat man die gewünschten 24 Volt. Das ist auch nicht weiter kompliziert und klappt auch dann wenn der Laderegler keine 12 Volt systeme unterstützt.
Die Solarzellen können weiterhin auf 12 Volt basis laden. Schaltpläne gibt es hierfür zu Hauf.
So sehe ich das jedenfalls im Moment.
Gruß
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 18:14 Uhr  ·  #11
Hallo, leider muss ich bei 12 V bleiben auch wenn es generell kein Problem wäre die Module auf 12 V laufen zu lassen und den Generator auf 24 V. Das Problem ist, dass der Kunde über einen Wechselrichter verfügt, der mit 12 V arbeitet und den er beibehalten will, ich würde liebend gerne auf 24 V gehen, dann müsste ich nicht so einen Jenseits-Laderegler für die PV-Module besorgen, denn bei rund 1500 Watt Leistung an PV-Modulen kommen bei 12V doch beachtliche Ströme zustande...

Edith sagt: Problem gelöst, ich nehme einen Outback Laderegler, der kann auf der Generatorseite mit 24V und gibt an den Wechselrichter 12 V ab.
Menelaos
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Re: Mit welchem Ertrag kann ich in etwa rechnen?

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Gepostet: 26.05.2008 - 23:07 Uhr  ·  #12
Na super, dann ist das Problem ja wohl schon gelöst. Vielleicht kann der ja sogar unterscheiden, welche Ladespannung gerade anliegt und bei kleinen Windgeschwindigkeiten wo der Geno noch unter 24 Volt liefert dann dennoch mit kleinen Strömen laden.
Dann gehts jetzt wohl nur noch ums Statistiken erstellen...viel Freude damit... :?
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