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Windpark-Ertragsanalyse
Windpark-Ertragsanalyse
Standortdaten
Name:
mittl. Windge­schwindigkeit vm: m/s  Info: Windgeschwindigkeit
mitt. Luft­dichte ρ: kg/m3  Info: Luftdichte
Windpark
Windkraft­anlage:
Anlagen-Nenn­leistung PN: kW
Rotor­durch­messer drotor: m
Anlagen­anzahl n:
Feld­wirkungs­grad ηFeld: %  Info: Feldwirkungsgrad
Verfüg­barkeit ηV: %  Info: Verfügbarkeit
Wirtschaftlichkeits­parameter
Investitions­kosten: €/kW
Betriebs- und Wartungs­kosten: %/a der Investitions­kosten
Anlagen­nutzungs­dauer: Jahre
Diskontrate: %



Anlagenkennlinie
Grafiktool: Highcharts.com

Anlagenparameter
1 m/s: kW16 m/s: kW
2 m/s: kW17 m/s: kW
3 m/s: kW18 m/s: kW
4 m/s: kW19 m/s: kW
5 m/s: kW20 m/s: kW
6 m/s: kW21 m/s: kW
7 m/s: kW22 m/s: kW
8 m/s: kW23 m/s: kW
9 m/s: kW24 m/s: kW
10 m/s: kW25 m/s: kW
11 m/s: kW26 m/s: kW
12 m/s: kW27 m/s: kW
13 m/s: kW28 m/s: kW
14 m/s: kW29 m/s: kW
15 m/s: kW30 m/s: kW
Info: Windgeschwindigkeit

Für die Berechnungen bei der Windpark-Ertrags­analyse wird die mittlere Wind­geschwindig­keit in Nabenhöhe benötigt. Liegt die mittlere Wind­geschwindig­keit in einer anderen Mess­höhe vor, kann diese unter Angabe der Rauhig­keits­länge, die den Einfluss der Umgebung beschreibt, näherungs­weise auf die Nabenhöhe umgerechnet werden.

Höhe h1 über Grund: m
Rauhigkeitslänge z0: m
Windgeschw. v1 in h1: m/s
Nabenhöhe h2: m
Windgeschw. v2 in h2: m/s 

Bei der Berechnung gilt folgender Zusammenhang:
v2 = v1 · ln (h2/z0) / ln (h1/z0)
 nach oben
Info: Luftdichte

Zur Berechnung des Leistungs­beiwertes (der von der Wind­kraft­anlage genutze Anteil der im Wind ent­haltenen Energie) wird die mittlere Luft­dichte benötigt. Diese hängt von der Umgebungs­temperatur und dem Luft­druck ab. Luft­druck und Luft­dichte sinken mit der Höhe des Stand­ortes. Hier können Sie die jeweilgen Einflüsse bestimmen.

Höhe h über NN: m
Luftemperatur ϑ: °C
Luftdruck p: hPa
Luftdichte ρ: kg/m3 

Bei der Berechnung gelten folgende Zusammenhänge:
p = 1013 hPa · exp (-h / 8005 m)
ρ = p / 287 J/(kgK) / (273,15 K + ϑ)
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Info: Feldwirkungsgrad

In einem Wind­park mit mehreren Wind­kraft­anlagen können sich die Anlagen gegen­seitig verschatten, das heißt in Wind­richtung hintereinander stehende Anlangen können sich gegenseitig den Wind wegnehmen. Dadurch reduziert sich die den einzelnen Anlagen zur Verfügung stehende Windleistung. Dies kann durch den Feld­wirkungs­grad berück­sichtigt werden. Die Berechnung des Feldwirkungs­grades ist aufwändig und kann nur mit entsprechenden Analyse­werkzeugen bestimmt werden. Steht ein genauer Wert nicht zur Verfügung, kann der Feld­wirkungsgrad hier grob abgeschätzt werden. Er ist mit einem möglichen sinn­vollen Wert vorbelegt.

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Info: Verfügbarkeit

Durch Defekte und Wartungs­arbeiten kann es zu Ausfällen von Wind­kraft­anlagen kommen. Auch kann der Ertrag durch Planungsfehler, zu hoch prognostizierte Wind­geschwindig­keiten oder andere Unwäg­bar­keiten niedriger als erwartet aus­fallen. Diese Unsicherheiten können Sie hier im Parameter Verfügbarkeit berücksichtigen.

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Erläuterungen zu den Berechnungen
Rayleighverteilung:h(v) = π/2 · v / (vm2) · exp (-π/4·(v/vm)2)
Leistungsbeiwert:cp = 2 · Pel / (ρ · Arotor · v3)
mittlere Leistung:Pm = ηFeld · ηV · Σi ( P(vi) · h(vi) )
Jahresenergieertrag:Ea = Pm · 8760 h
Volllaststunden:hVollast = Pm / Pnenn · 8760 h
Alle Berechnungen und Angaben erfolgen ohne Gewähr.

Ausführlichere Informationen zu Berechnung und Simulation von Wind­kraf­tanlagen befinden sich im Fachbuch Regenerative Energiesysteme.


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