Bauteil 143: Windturbine

Vorgaben

Leitungsanschlüsse
1	Austritt Leistung

Allgemeines Vorgabewerte Ergebnisse Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Das Bauteil 143 stellt eine Windturbine dar. Auf Basis der Leistungskurve, die vom Hersteller der Windturbine zur Verfügung gestellt wird, wird in Abhängigkeit von der mittleren Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe die erzeugte elektrische Leistung ermittelt.

Die Beziehung zwischen der Leistung P einer Windturbine, der ungestörten Windgeschwindigkeit v₁ auf der Nabenhöhe, und dem Leistungsbeiwert c_P ist wie folgt

Dabei ist R – Rotorradius, ρ – Luftdichte.

Der Leistungsbeiwert c_P beschreibt die aerodynamische Effektivität der Windturbine. Je höher der Wert von c_P ist, umso höher ist der Anteil der kinetischen Energie des Windes, der in die Leistung umgewandelt wird. Die typischen Werte von c_P können bei Flügelprofilen der modernen Windturbinen unter optimalen Bedingungen (kein Pitch der Rotorblätter) bis 0.5 betragen.

Je nachdem, ob die Windturbine geplant wird oder sich bereits in Betrieb befindet und mit Messungen bestückt ist, kann die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe entweder aus Ergebnis der Umrechnung der Werte dem Bauteil 142 (Wind Daten) oder als direkter Vorgabewert im Bauteil 143 benutzt werden.

Im Falle einer Umrechnung der Windgeschwindigkeit aus dem Bauteil 142 auf die tatsächliche Nabenhöhe werden verschiedene Algorithmen verwendet (siehe dazu Spezifikation BT 142).

Da die Leistungskennlinie des Herstellers sich auf die nach IEC 61400-12-1 normierte Windgeschwindigkeit bezieht, ist es erforderlich, die aktuellen Lufttemperatur und den Luftdruck zu kennen, um die aktuelle Windgeschwindigkeit auf die Windgeschwindigkeit bei der ISO Referenzdichte von 1,225 kg/m³ umzurechnen. Die Werte für die aktuelle Lufttemperatur und den Luftdruck sind gleich für alle Windturbinen des Windparks und werden daher in einem BT 142 spezifiziert.

Zusätzlich kann bei Windparks, falls die einzelnen Windturbinen nah zu einander stehen, abhängig von der Windrichtung eine Nachlaufströmung, erzeugt von einer Windturbine, eine andere Windturbine beeinflussen. Auch die Orographie des Ortes (die Unebenheiten des Geländes) hat den Einfluss auf die räumliche Windverteilung. So können die Windturbinen eines Windparks, die auf unterschiedlichen Bodenhöhen installiert sind, unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten ausgesetzt sein. Für solche Effekte ist im Bauteil 143 ein Leistungskorrekturfaktor FW vorgesehen, der in einer Spezwert-Matrix von 2 Parametern, die ungestörte Windgeschwindigkeit und die Windrichtung, abhängig ist. FW=1 bedeutet keine Korrektur, d.h. die Windturbine wandelt die ungestörte Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe in die elektrische Leistung exakt nach der angegebenen Leistungskennlinie. Mit Werten FW<1 können z.B. die Abschattungseffekte durch andere Windturbinen abgebildet werden. Auch Werte FW>1 sind denkbar, wenn z.B. durch eine Geländeneigung die Luftströmung beschleunigt wird.

Vorgabe von Spannung und Frequenz, Stromtyp im Bauteil:

Es gibt die Möglichkeit Spannung (VOLT), Frequenz (FREQ) und Stromtyp (NPHAS) als Vorgabewert im Bauteil vorzugeben.

Über die Schalter FVOLT und FFREQ wird eingestellt, ob die Vorgabe durch die neuen Vorgabewerte VOLT bzw. FREQ erfolgen soll (0) oder als Messwerte (Spannung und Frequenz)
auf die Elektroleitung (-1) gesetzt werden.

Warnung!: Es wird eine Warnung ausgegeben, wenn die Mindest-Nabenhöhe unterschritten wird.

Standardwerte-Datenbank

Für dieses Bauteil wurden Daten verschiedener Hersteller in der Standardwerte-Datenbank hinterlegt.

Vorgabewerte

TYPENAME	Windturbinen-Typname
FFU	Schalter Windturbine Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Windturbine AUS =1: Windturbine AN
IWDATA	Index für das BT 142, aus dem die Windparameter verwendet werden
FIDENT	Berechnungsmodus Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Simulation - Vorgabe der Windgeschwindigkeit, Berechnung der Leistung aus der Leistungskennlinie =1: Identifikation - Vorgabe der Windgeschwindigkeit und der Leistung, Berechnung des Leistungsbeiwertes
ROTDIAM	Rotordurchmesser
HH	Nabenhöhe
HHMIN	Mindest-Nabenhöhe
Z0	Bodenrauigkeits-Länge
FVWHH	Flag für Vorgabe der Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: den Wert VWHH verwenden =1: Umrechnung des Referenzwertes VWIND aus dem BT 142 WindData auf die Nabenhöhe unter Annahme des logarithmischen Vertikalprofils (Algorithmus 1 BT 142) =2: Umrechnung des Referenzwertes VWIND aus dem BT 142 WindData auf die Nabenhöhe unter Annahme des logarithmischen Vertikalprofils und aus der atmosphärischen Schichtung nach TA Luft, VDI 3782 Bl. 1 und VDI 3783 Bl. 8 (Algorithmus 2 BT 142)
VWHH	Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe
FFW	Schalter zum Verwenden des Leistungskorrekturfaktors FW Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: AUS =1: AN
FVOLT	Schalter für die Methode zur Vorgabe der Spannung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: durch Vorgabewert VOLT =-1: Spannung von außen auf Elektroausgang gegeben
VOLT	Spannung (auf Elektroleitung)
FFREQ	Schalter für die Methode zur Vorgabe der Frequenz Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Vorgabewert FREQ verwenden =-1: Frequenz von außen auf Elektroausgang gegeben
FREQ	Generatorfrequenz
NPHAS	Stromtyp Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Gleichstrom =1: 1-Phasen-Wechselstrom =3: 3-Phasen-Wechselstrom

Ergebnisse

AS	Überstrichene Fläche
RVWHH	Gerechnete Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe ohne IEC-61400-12-1-Normierung
RVWHHIEC	Gerechnete Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe normiert entsprechend IEC 61400-12-1
CP	Leistungsbeiwert gesamt (inkl. Getriebe, Generator, Umrichter etc.) bezogen auf IEC-normierte Windgeschwindigkeit

Kennlinie

Kennlinie 1: Erzeugte Leistung Q1 = f (VWHHIEC) (Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe normiert nach IEC)

     X-Achse        1         VWHHIEC            1. Punkt
                         2         VWHHIEC            2. Punkt
                        .
                       N         VWHHIEC             letzter Punkt

     Y-Achse       1          Q1                    1. Punkt
                         2          Q1                    2. Punkt
                       .
                        N         Q1                    letzter Punkt

Vorgabewertmatrix

MXFW : Leistungskorrekturfaktor FW in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe normiert nach IEC 61400-12-1 und von der Windrichtung

Bauteilform

Form 1

Beispiel

Klicken Sie hier >> Bauteil 143 Demo << um ein Beispiel zu laden.

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