Sebastian Krll Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer Eignung auf einem

Sebastian. Kröll Kleinwindanlagen Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf Kleinwindanlagen - Untersuchung ihrer Eignung auf einem Gebäude der Fachhochschule Düsseldorf

Aufgaben der Bachelor Thesis n n 2 Übersicht über verschiedene Windenergieanlagen Grundlagen der Windenergienutzung Auswertung der Messwerte am Standort der FH Düsseldorf CFD Simulation der Strömungen auf dem Gelände der FH Düsseldorf

Übersicht über verschiedene Windkraftanlagen n n 3 Horizontalläufer Vertikalläufer Mantelturbine Kitepower

Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen n Horizontalläufer 4

Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen n 5 Vertikalläufer

Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen n 6 Mantelturbine

Übersicht zu verschiedenen Windenergieanlagen n 7 Kitepower

Windenergienutzung n 8 Aufbau der Atmosphäre Bodengrenzschicht (Prandtlschicht, Erkmanschicht) und Höhenströmung

Windenergienutzung n 9 Aufbau der Atmosphäre Prandtlschicht, Erkmanschicht und Höhenströmung

Windenergienutzung Im Wind enthaltene Leistung =Betz Formel mit 16/27 n Schubkräfte Wofür wichtig? Mastauslegung 10

Auswertung der Messwerte n n 11 Windgeschwindigkeitsverlauf über einen Tag und höchste Geschwindigkeiten Häufigkeitsverteilung Windrichtung Jahresgang

Windgeschwindigkeitsverlauf an einem Tag n Geschwindigkeitsunterschiede am Tag und Nacht In der Regel: Nacht kleinere Windgeschw. (vielleicht wg. Thermik) 12

Häufigkeitsverteilung n 13 Häufigkeitsverteilung gibt die Anzahl der einzelnen Geschwindigkeiten wieder n (5 Minutenmittelwerte, ca. 50000 Werte, für das Jahr 2010/11) n mittlere Jahresgeschwindigkeit von 2, 3 m/s

Windrichtung Nord n n n 14 Windrichtung wird in 8 Klassen unterteilt jede Klasse entspricht einem Bereich von 45° die Hauptwindrichtung beträgt Südwest West

Jahresgang n Jahresgang gibt den Geschwindigkeitsverlauf über ein Jahr an (Monatsmittelung) Ausreißer – Fehler Messtechnik 15

CFD Simulation n n n 16 Geometrie Netzgenerierung Setup Erstellung der Randbedingungen Ergebnis Problematik

CFD Simulation Geometrie n n n 17 Erstellung des Geländes über CAD Programm Grundkörper Oktagon wegen der 8 Windrichtungen Änderung an der Geometrie Wie wurden Gebäude vermessen? Stativ Lasergerät

CFD Simulation Netzgenerierung n n n 18 Automatische Netzgenerierung (unstrukturierte Tetraeder) Einfügen von Prismenschichten (Netzverfeinerung am Boden und Gebäudewänden) Kleinstes Y+ bedeutet wandnächste Schicht bei …

CFD Simulation Setup n n 19 Festlegung der Ein- und Austritte Definition der Randbedingungen Eintrittswindgeschwindigkeit Turbulenzmodell Reibung an Wänden keine Reibung am Himmel (welche Höhe? )

CFD Simulation Erstellung der Randbedingungen Ausbildung der Bodengrenzschicht im Anlauf n Ermittlung der Eintrittswindgeschwindigkeit (mittlere Eintrittsgeschw. ? ) n 20

CFD Simulation Ergebnis Wo liegt der Messort? n Darstellung des Strömungsverlaufes im Simulationsgebiet und der Windverhältnisse an einzelnen Punkten Sekundärströmungsgebiete/Nachläufe der umströmten Gebäude 21

CFD Simulation Problematik n Ergebnisse sind mit Vorsicht zu betrachten n 22 Gelände und Gebäude stark vereinfacht Simulationen sind stationär – Realität ist instationär Umgebung außerhalb des Simulationsgebietes wird nicht berücksichtigt

Fazit n n 23 Vorgehen hinsichtlich CFD wird als sinnvoll bewertet empirisches Datenmaterial, das als Grundlage diente, erlaubt keine Bewertung hinsichtlich „Wirtschaftlichkeit“ bester Platz ist auf dem L-Takt – warum? c in m/s ZAHL in welcher Höhe ZAHL vorliegende Studie lässt sich zu Anschauungszwecken nutzen (CFD und mögliche Versuchsanlage)