Habe wieder mal eine Diskussion mitbekommen, bezüglich zentralen Großkraftwerken und deren netzdienliche Stabilisierung durch die großen rotativen Massen. Dabei habe ich mir folgende Frage gestellt: Ein Windrad, nichts Besonderes, eher klein, 15t Rotor, 75m Rotorlänge, Drehgeschwindigkeit 0,5U/s Näherung: --> I = 1/3 m L^2 = 0,333*15000kg*75^2m = 2,809E7 kg*m^2 Wkin = 1/2 I w^2 = 0,5 * 2,809E7 kg*m^2 * (2*3,14*0,5)^2 = 1,385E8 Ws =^ ~38,5kWh pro Flügel * 3 = ~115kWh Wenn ich die Energie des Flügels in 1 Minute abrufe: 115kWh / 60min = ~6MW Leistung Ist natürlich so nicht möglich, angenommen es wären 1MW dann sind es bei 100.000 Windräder 100GW Ich finde, die gespeicherte Energie in den Rotoren von Windparks (schlaue Regelung vorausgesetzt) ist nicht zu unterschätzen, diese Rechnung hat viele Näherungen und Annahmen, grundsätzlich sollte es allerdings schon passen - oder findet jemand von euch einen essenziellen Fehler?
Lukas B. schrieb: > oder findet jemand von euch einen essenziellen Fehler? Eine Schwungmasse lebt vom ständigen Nachschub an Kraft, siehe Dampfmaschine mit Schwungrad. Ist der Dampf alle, wird auch nichts mehr gespeichert, das Rad steht. Bei Windstille steht der Rotor in kürzester Zeit, und die Lichter gehen aus. In, sagen wir mal, wenigen Minuten. Dann stehen Kilotonnen an Material im Windpark einfach dumm herum. Die Energie, die notwendig ist den Rotor mit der nächsten Böe wieder auf Betriebsdrehzahl zu bringen ist größer als der Speichereffekt. Gruß, DerSchmied
Eventuell werden die Dinger sogar aktiv angefahren. Könnte ich mir jedenfalls vorstellen, um sie in einen optimalen Arbeitspunkt zu bringen. Wer arbeitet denn hier an solchen Maschinen? Irgendwer?
Die Dinger werden nicht aktiv angefahren. Die werden nur in den Wind gedreht und die Flügel aus der Segelstellung bewegt. Dann laufen die von alleine an, eine Art MPP-Tracking dreht die Flügel in die für die gegenwärtigen Windverhältnisse optimale Position und sobald sie ihre Einschaltgeschwindigkeit erreichen, wird dem Generator Leistung entnommen. Die Regelung der Drehzahl und Flügelstellung achtet nicht auf mögliche gespeicherte Energie, sondern versucht, die maximale Leistung aus dem Wind herauszuholen.
Abdul K. schrieb: > Eventuell werden die Dinger sogar aktiv angefahren. Die Rotorblätter sind verstellbar und lassen sich zumindest aus dem Wind drehen, für den Fall der Wartung oder wenn mal wieder zuviel Solarstrom im Netz schwirrt. Inwieweit diese Funktion zur Kompensierung unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten genutzt werden kann entzieht sich meiner Kenntnis. Man könnte aber mit dem überschüssigen Solarstrom bei Flaute die Windräder antreiben, das wär doch toll. Dann drehen sie sich weit öfter, und ein nicht unerheblicher Teil der Gesellschaft sähe sich in der Richtigkeit dieser Technik bestärkt und könnte beruhigter Biostrom für unnützen Kram verblödeln. Heim-Klimaanlagen bspsws, oder die E-Gurke oder das E-Bike laden um damit zum Bäcker zu fahren. Dient der Volksgesundheit, ist doch ne feine Sache. Gruß, DerSchmied
Ich dachte die machen den Wind? Gabs Wind schon früher? --- Wenn man mit denen Wind erzeugt bei negativen Preisen und den dann später wieder abgreift, hm.
Abdul K. schrieb: > Ich dachte die machen den Wind? Gabs Wind schon früher? Erst seit Klima, davor war er nutzlos und wurde nicht wahrgenommen. Jetzt isser entweder Klimaorkan oder Klimaflaute. Gruß, DerSchmied
> Inwieweit diese Funktion zur Kompensierung unterschiedlicher > Windgeschwindigkeiten genutzt werden kann entzieht > sich meiner Kenntnis. Nur zur Leistungsreduktion oder Überlastschutz bei Starkwind. Die Regelung moderner Anlagen müsste eine Erhöhung der Rotordrehzahl durch starke Böen zulassen, deren Energie dann genutzt wird während die Rotordrehzahl wieder in den optimalen Bereich zurückkehrt. Oberhalb der Abschaltgeschwindigkeit machen die Anlagen einen harten Shutdown. Sprich Generator aus und Flügel in Segelstellung, der Rotor wird dabei rein aerodynamisch fast sofort von Überdrehzahl auf annähernd Stillstand abgebremst. Die Anlagen können den Rotor auch festbremsen, aber das sind wirklich nur Haltebremsen. > Ich dachte die machen den Wind? Gabs Wind schon früher? Wenn Du auch nur einmal jährlich solche geistlichen Fürze ablassen würdest, hätten wir genug Wind, um die ganze Galaxie mit Strom zu versorgen...
Wenn ich mir die diversen Bockwindmühlen hier anschaue, irgendwie muß früher mehr Wind gewesen sein. Klar, sind Langsamläufer, aber trotzdem.
@Ben B : Sind dort eigentlich immernoch Neodym-Magnete im Backsteinformat in den Generatoren verbaut? Gruß, DerSchmied
Sag das nicht zu laut, dann fehlen die morgen...
> Sind dort eigentlich immernoch Neodym-Magnete im Backsteinformat > in den Generatoren verbaut? Ja, z.B. bei den Vestas 8..10MW V164, die haben einen Permanentmagnet-Generator und speisen ihre volle Leistung über einen Umrichter ein. Die Enercon E126 haben doppelt gespeiste Synchrongeneratoren und müssen nur die Erregerleistung (zur Drehzahlanpassung an die 50Hz Netzfrequenz) umrichten, der Generator kann seine Leistung dann direkt über einen einfachen Mittelspannungstrafo einspeisen.
Nein früher gab es keinen Wind, das Segelboote um die ganze Welt fuhren lag einfach daran die Menschen noch nicht so schlau waren wie die Geistesgrößen in diesem Forum. MfG Michael
Lukas B. schrieb: > Ich finde, die gespeicherte Energie in den Rotoren von Windparks > (schlaue Regelung vorausgesetzt) ist nicht zu unterschätzen, diese > Rechnung hat viele Näherungen und Annahmen, grundsätzlich sollte es > allerdings schon passen - oder findet jemand von euch einen essenziellen > Fehler? Ohne Vergleich mit konventionellen Turbinen ist das einfach nur ein Zahl. Ansonsten bleiben auch Generatoren extra für diesen Zweck "dampflos" am Netz.
> Ansonsten bleiben auch Generatoren extra für diesen > Zweck "dampflos" am Netz. Das hat andere Gründe, die Dinger werden als Phasenschieber gebraucht. Dann stellen sie Blindleistung zur Verfügung und sie können auch Schieflasten zwischen den Phasen ausgleichen. Wirklich viel Energie (gemessen am Bedarf an Regelenergie) ist im Rotor eines Großgenerators auch nicht gespeichert.
Die modernen anlagen haben oft permanenterregte Generatoren und speisen über Netzwechselrichter ein, hat den Hintergrund, dass die dann von der Drehzahl her nicht starr auf einem relativ engen Fenster laufen müssen, sondern die Drehzahl der Windgeschwindigkeit anpassen können. Hat mit der Aerodynamik am Flügel bzg. Gleitzahl Auftribsbeiwert -> Schnelllaufzahl zu tun. Die Generatoren in Kraftwerken sind meist einfach Synchronmaschinen, die rotierende Masse hängt damit direkt an der Netzfrequenz, Lastspitzen werden eben dann durch die schiere Masse direkt abgefangen, das geht schneller als ne Reaktion eines Netzwechselrichters, der ja erst ne Messung erfolgen muss und dann ne Reaktion kommen kann. Die Reaktionszeit der Synchronmaschine ist praktisch Null.
> von der Drehzahl her nicht starr auf einem relativ engen Fenster > laufen müssen, sondern die Drehzahl der Windgeschwindigkeit > anpassen können. Das können doppelt gespeiste Synchrongeneratoren genau so (die Differenz der Frequenz zischen Rotor- und Statorwicklung bestimmt die Drehzahl) und die kommen ohne schwierig zu produzierende Magnete aus.
Ben B. schrieb: > Das können doppelt gespeiste Synchrongeneratoren genau so (die Differenz > der Frequenz zischen Rotor- und Statorwicklung bestimmt die Drehzahl) > und die kommen ohne schwierig zu produzierende Magnete aus. Also ich finde nur Infos über doppelt gespeiste ASYNCHRONmaschinen ... Gewichtung liegt auf dem A Hast Du Infos zu Synchronmaschinen?
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> Also ich finde nur Infos über doppelt gespeiste ASYNCHRONmaschinen... > Gewichtung liegt auf dem A Das hängt davon ab, wie man sie betrachtet. Relativ zur 50Hz Netzfrequenz laufen sie asynchron (bzw. drehzahlvariabel), elektrisch verhalten sie sich wie eine Synchronmaschine (sehr starrer Lauf und außer Tritt fallen bei Überlast).
Beitrag #7466125 wurde von einem Moderator gelöscht.
Hmm … https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A18289/attachment/ATT-0/ demnach ginge das theoretisch … Deine errechneten 100GW wären dann jedoch eine Abbremsung auf null, dem Paper nach geht der Generator bei sehr niedriger Drehzahl allerdings magnetisch in die Sättigung, also nur teilweise nutzbarer Bereich. Auch setzt es voraus, dass die WKAs auf Nennlast -> Nenndrehzahl laufen, das ist onshore jedoch seltenst der Fall, 2/3 der Zeit sind die unter 25% und gesichert davon ist eben praktisch null.
Weingut P. schrieb: > doppelt gespeiste ASYNCHRONmaschinen ... Da sind sich die verschiedenen Nationen nicht so ganz einig, ob das ASM oder SM ist. Das dynamische Verhalten dieses Generators fällt unter SM mit Erregerfeld durch strombeaufschlagte Wicklungen. Nur ist das in dem Falle eine Drehstromwicklung für das Erregerfeld. Wenn dieser Wechselrichter durchknallt, dann ist es wieder eine ASM mit kurzgeschlossenem Schleifringläufer. Die Massen der Generatoren sind in der Summe sehr groß und ein wichtiger Faktor für die Netzstabilität. Irgendwo in den Kraftwerkstechnikunterlagen war eine Aufgabe bei der berechnet werden sollte, wieviel Prozent der Leistung die Schwungmasse durch Abbremsung (bevor die Frequenzabschaltungsgrenzen zuschlagen) in 10s abfedern kann, bis nachgeregelt werden kann.
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Abdul K. schrieb: > Eventuell werden die Dinger sogar aktiv angefahren. Könnte ich mir > jedenfalls vorstellen, um sie in einen optimalen Arbeitspunkt zu > bringen. Der Windpark for Borkum wird mit Diesel betrieben. 22.000 Liter pro Monat. Macht schön Wind. Schuld waren die Nazis.
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Lukas B. schrieb: > oder findet jemand von euch einen essenziellen > Fehler? Ja, dein Schwungrad mit "Flügeln" ist kein Rotationsspeicher! https://de.wikipedia.org/wiki/Schwungradspeicherung und auch kein Schwungrad-Speicherkraftwerk! https://de.wikipedia.org/wiki/Schwungrad-Speicherkraftwerk Der Propeller von so einen Windrad wird sehr schnell von der Umgebungsluft abgebremst. D.h. die "Energiespeicherung" im Propeller ist eine Energie die notwendig ist um das Windrad auf die gewünschte Drehzahl zu bekommen. Dann kommen die (Reibungsverluste) Leerlaufverluste durch die Luftreibung, die den "Energiespeicher" ratz fatz zum Energiefresser machen mit einen "Wirkungsgrad" der Dampfmaschinen eines James Watt! Diese Leerlaufverluste steigen quadratisch mit der Drehzahl! Was man mit so einen Windrad ganz gut machen kann, ist überschüssige elektrische Energie zu vernichten, indem man den Generator des Rotors im Motorbetrieb einsetz! Also wenn mal wieder die BKW`s so richtig ins Netz reinpowern Echte Rotationsspeicher sind immer geschlossene Systeme die im Luftleeren Raum rotieren. Die variablen Kosten sind bei so einen System zu 99% die Reibungsverluste.
Rotationsspeicher funktionieren völlig anders. Die sollen keine Energie gewinnen, sondern sie sollen welche speichern. Dafür gibt es zwei Ansätze, entweder eine große Masse relativ langsam drehen oder eine kleine Masse extrem schnell drehen. Die gespeicherte Energie pro Masseeinheit ist umso größer, je weiter die Masse von der Rotorachse entfernt ist. Leider steigen dann auch die Zentrifugalkräfte, man kann die Masse also nicht beliebig weit von der Rotorachse platzieren. Wenn man das mit kleinen Massen machen und trotzdem viel Energie speichern möchte, stößt man sehr schnell an Probleme, die man auf dem Technologielevel von Uranzentrifugen hat. Also was die mechanische Stabilität angeht, was das Vermeiden von Reibungsverlusten durch Rotoren im Vakuum angeht und die damit verbundenen Probleme mit eventuellen Wellendichtungen, Wellenlager, evtl. Kühlung des Antriebs. Die Dinger wurden vor allem während ihrer Entwicklung als "explosive self-disassembly machines" bezeichnet, weil Trümmerteile mit etwa Schallgeschwindigkeit durch die Gegend fliegen wenn sich bei sowas der Rotor zerlegt. Windräder haben ihre Masse eher nahe der Rotorachse und eignen sich deswegen schon nicht gut als Speicher. Man kann ein paar kWh aufnehmen oder gewinnen, indem man die Drehzahl variiert, aber große netzstabilisierende Wirkung hat das nicht. Dafür sind andere Leistungen gefragt, vor allem muss die Energieerzeugung ständig dem Bedarf angepasst werden. Auch das kann ein Windrad nicht besonders gut. Man kann die Leistung reduzieren oder Windräder eines Parks abschalten wenn man den Strom "nicht gebrauchen kann", aber das ist nicht deren anstrebenswerter Betriebszustand. Die Dinger sollen so lange wie möglich so viel Energie erzeugen wie möglich. Die Photovoltaik hat das gleiche Problem, nur solarthermische Kraftwerke können es besser wenn das Kraftwerk über einen thermischen Speicher verfügt. Die Netzstabilisierung werden in Zukunft Wasserkraftwerke übernehmen müssen, oder man baut wirklich ein paar große Batteriespeicherkraftwerke. Alles was derzeit an Batteriespeicherkraftwerken herumsteht ist aber zu klein dafür, das machen andere Länder schon wieder um Welten besser, Deutschland ist da nur ein winziges Licht. Ein paar PV-Parks verwenden sowas um ihre Spitzen abzufangen, die sie sonst abregeln müssten wenn die Leitungen ausgelastet sind - aber die haben dann so 20MW, die sie eine oder maximal zwei Stunden lang halten können. Gemessen an einem Pumpspeicherkraftwerk ist das sehr wenig. Ein paar Anlagen mit rotierenden Massen wurden auch gebaut, aber dienen nicht der Energiespeicherung, sondern laufen als Phasenschieber zur Blindleistungskompensation und können auch etwas Schieflast zwischen den Phasen ausgleichen.
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