Inselanlage berechnen

Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach Formeln mit denen ich eine Inselanlage mit einer Windkraftanlage berechnen kann.

Die Formeln für die Berechnung einer solchen Anlage mit PV kenne ich. Dabei bekomme ich ja dann die benötigte Modulleistung heraus und kann mir dann meine Module zusammenstellen.

Gibt es solch eine Formel auch für die Berechnung mit einer WKA? Also das ich dann zum Schluss eine Leistung für den benötigten Windgenerator habe?

LG
coke

Also könnte ich mir mit der Formel

Arbeit[Wh] / 0,5 * Luftdichte[kg/m³] * (Windgeschwindigkeit[m/s])³ * Wirkungsgrad * 24h = Durchströmte Fläche[m²]

unter Annahme des schlechtesten Tagesdurchschnittswertes der Windgeschwindigkeit und einem Systemwirkungsgrad von zur Sicherheit mal nur 20% die benötigte Fläche des Rotors der Anlage berechnen und damit dann ungefähr die Anlagengröße abschätzen?

In dem Fall den ich berechnen möchte habe ich zur Zeit eine benötigte Energiemenge, Winddaten über bis jetzt zwei Monate und eine Vorgabe das das System sehr Versorgungssicher sein soll und wegen der Kosten einer Batteriebank diese möglichst klein ausfallen soll und das meiste eben nur direkt über die WKA gesichert sein soll.

LG
coke

Hallo coke,

Eine Inselanlage zu dimensionieren ist gar nicht soo einfach,
insbesondere dann, wenn möglichst viel regenerativ Strom erzeugt und verbraucht werden soll.

Das Problem des regenerativen Stromes ist das der Strom abhängig von den Wetterbedingungen produziert wird
und nicht wann man ihn benötigt.

Je höher der regenerative Anteil, desto größer muss meiner Meinung nach die Akkubank dimensioniert werden.
Wenn du eine alternative Ladung der Akkubank, z.B. über Diesel/Gas Generator, ... einplanst,
dann kannst du die Akkubank kleiner wählen und bei 'schlechtem' Wetter aktiv über Diesel/Gas .. laden.

Günstig ist es deshalb Wind und Sonne wenn möglich in einem vernünftigen Verhältnis zu kombinieren.
Hier sind die Lücken in der Stromversorgung über regenerativ geringer und
die regenerative Versorgung ist im Mittel besser kalkulierbar.

z.B.:
Wenn du >= 90 % regenerativ gehen willst, sind Akkureserven von min. 3 Tagen nötig.
Bei nahezu 100 % regenerativ min. 7 Tage an Akkureserven nötig.

Ab mehr als 50 % regenerativ musst du:
entweder eine große Akkubank haben oder
regenerativ über dimensionieren und kannst bei 'gutem' Wetter den produzierten Strom nicht verwerten.

Also:
Kleine Akkus, keine regenerative Überdimensionierung -> mehr Diesel/Gas Anteil.
große Akkus, keine regenerative Überdimensionierung -> weniger Diesel/Gas Anteil.
große Akkus, und regenerative Überdimensionierung -> nahezu keinen Diesel/Gas Anteil.

Wie das im Detail bei dir ist musst du dir selbst überlegen.
Wenn du eine kleinere Akkubank (z.B. 2 Tage) haben möchtest,
kannst du auch regenerativ z.B. um Faktor 2, 3 und höher über dimensionieren.

Übrigens eine große Akkubank kann man u.U. recht günstig mit gebrauchten Gabelstapler Batterien realisieren.


Ich betreue eine Inselanlage die ca. 2 KWh Strom pro Tag verbraucht.
Akkubank: ca. 12 KWh
PV: ca. 1 KW
Wind: Black 300, max. 300 Wh am Tag (sehr schlechter Anströmung).

Wir sind jetzt ca. bei 90 % regenerativ.
Demnächst wird eine Akkubank mit 18 KWh installiert,
damit können wir dann 9 Tage puffern -> 100 % regenerativ, der 'Alligator' wird schweigen.
Im Sommer wissen wir nicht was wir mit dem Strom machen sollen,
ein Luxusproblem und wir lassen es dabei ...

Gruß Frank

Hallo Coke,

ich finde es toll wie du dich einsetzt.
Wenn ich dich richtig verstehe geht es gar nicht darum Strom zu haben sondern darum Wasser zu haben.
Bitte nenne doch mal ein paar Kenngrößen und Dimensionen.
Wie viel Wasser pro Tag, wie hoch pumpen ?

Zudem hört es sich so an, als ob du am Standort viel Sonne hast, stimmt das ?
Wie genau, bitte Kenngrößen und Dimensionen, verhält es sich denn mit Wind und Sonne ?

Wegen der Akkus, kannst du mal versuchen in Tansania Kontakte zu Gabelstapler Firmen aufzubauen.
Leider ist das sehr schwer dort, weil dort die Gabelstapler meistens mit Gas/Diesel/Benzin betrieben werden.

Es kann sein, das du in diesem Fall über Solar/Wind sogar ohne Akku auskommst,
auch ohne Strom! ...
Vielleicht reicht es einfach einen großen Reserve Tank zu bauen ...
Also wenn wir dir helfen sollen,
dann musst du deutlich konkreter werden.

Weiterhin viel Erfolg mit deinem Projekt,

Gruß Frank

Das Projekt ist gerade erst losgetreten worden. Daher kann ich leider noch nicht konkreter werden.
Daten zur Sonneneinstrahlung sind vorhanden. Diese könnte ich in der kommenden Woche besorgen.
Wind wird wie schon geschrieben zur Zeit gemessen. Alle anderen Daten sind noch nicht bekannt.

Auf Windkraft bin ich wegen verschiedenen Gründen gekommen:

1. Würde die WKA in Tansania gebaut werden und schafft so weitere Investitionen im Land
2. Ist eine solche selbstgebaute WKA um einiges günstiger als ein Solar Array.
3. Liegt es an der Küste. Wind sollte da also verfügbar sein.
4. Ist Windkraft in Tansania länger bekannt als Solar und lockt dadurch und aus dem Grund das die Anlagen weniger Wert sind als Solaranlagen weniger Diebe an. Ja in Tansania klauen Menschen Solarpanels und WKA's, welche eigentlich zu Ihrem eigenen Nutzen aufgebaut worden sind...

Wenn ich weitere Daten habe melde ich mich wieder.

Bis dahin schon mal Vielen Dank

coke

Hallo zusammen,

mittlerweile habe ich weitere Daten zu meinem Projekt erhalten.

Die minimale mittlere monatliche Windgeschwindigkeit kann mit 4 m/s angenommen werden.

Außerdem sind zwei Wassertanks à 250.000 Liter vorhanden.
Es sollten also pro Tag 500.000 Liter gepumpt werden können bzw. 5 l/s.

Ich finde das ist schon eine ganz schöne Menge und ich bin mir so langsam nicht mehr sicher ob sich das überhaupt noch mit einer Insellösung im klassichen Sinne lösen lässt.

Was meint Ihr dazu?

LG
coke

Das Wasser kommt aus einem kleinen See und die Tanks liegen ca. 30m höher. Dazu kommt noch Leitungsweg da nicht senkrecht gepumpt wird. Also insgesamt schätze ich so ca. 70m Leitungslänge vom Tank bis zum See.

Ich habe mir das so vorgestellt das man die WKA auf den kleinen Hügel baut auf dem auch die Tanks stehen. Diese dann noch auf einen hohen Turm und mit etwas Glück noch höhere Windgeschwindigkeiten herausholen. Winddaten werden zur Zeit gemessen. Ich denke es könnte auch noch besser als 4 m/s aussehen.
Warum ich bei diesem Projekt auf Wind setzem will ist ganz klar der Preis. Bei diesen Mengen an Strom/Förderleistung, die benötigt wird würde Solar mind. zwei bis drei Mal so teuer werden.

Eine 20 KWP Solaranlage schaft ca 100 Kwh am Tag dort oder 37300 im Jahr

Das ist denke ich was Du brauchen wirst ,

Der KW preis in DE liegt für so was bei unter 2200 Euro ( aber mit Wechselrichter die man ja nicht unbedingt braucht )

Eine der besseren Windturbinen die ich kenne die Gaia http://www.gaia-wind.com/products/gaia-wind-133-11kw/ schaft ca 50 kwh am Tag bei 4.5 m/s die kostet auch soviel jedoch wird sie im gegensatz zur PV nicht solange halten noch so konstant täglich produzieren

Gruss Lars

hier sind mal ein paar Leistungskurven von einer anderen grossen Windpumpe

http://www.turbex.co.za/Documents/Performance.htm

Hallo Coke,



Wenn mit Wind dann, so etwas, jedoch muss dass dann am See aufgebaut werden, weil man 30 Meter nur drücken kann.
Die Angabe der Förderleistung bezieht sich, wenn nicht weiter angegeben auf 0 Meter Förderhöhe und Wind Nenngeschwindigkeit.

Also ich denke das reicht nicht, wie xxlray schon sagt,
kannst du den min. Durchmesser bei 4 m/s selbst berechnen,
nimm mal 30 % Wirkungsgrad und die aktuelle Leistung der elektrische Pumpe an ...

Werden pro Tag 500.000 Liter verbraucht?
Wenn ja dann muss man im Schnitt die angegeben 5 l /s Pumpen.
Wenn ja müssten die Tanks für regenerativ vervielfacht werden, z.B. Faktor 3 um Schwankungen abzufangen,
oder die regenerative Leistung vervielfacht werden um Schwankungen abzufangen.
Die Tanks vergrößern ist deutlich billiger.

Gruß Frank