Schnellzugriff
Aktuelles

  • Das Buch zum Das ist eine gute Frage PODCAST erscheint Anfang 2022 im Hanser Verlag.

Windpark-Ertragsanalyse

Windpark-Ertragsanalyse

Standortdaten

Name
mittlere Windge­schwindigkeit vm Info: Windgeschwindigkeit
m/s
mittlere Luft­dichte ρ Info: Luftdichte
kg/m3

Windpark

Windkraft­anlage
Anlagen-Nenn­leistung PN
kW
Rotor­durch­messer drotor
m
Anlagen­anzahl n
m
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
kW
2 m/s
kW
3 m/s
kW
4 m/s
kW
5 m/s
kW
6 m/s
kW
7 m/s
kW
8 m/s
kW
9 m/s
kW
10 m/s
kW
11 m/s
kW
12 m/s
kW
13 m/s
kW
14 m/s
kW
15 m/s
kW
16 m/s
kW
17 m/s
kW
18 m/s
kW
19 m/s
kW
20 m/s
kW
21 m/s
kW
22 m/s
kW
23 m/s
kW
24 m/s
kW
25 m/s
kW
26 m/s
kW
27 m/s
kW
28 m/s
kW
29 m/s
kW
30 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)

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)

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.

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.

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.

Auch einen Klick wert:

Online-Tools zu regenerativen Energien und Klimaschutz
Online-Tools

Wer beispielsweise verschiedene Energieeinheiten ineinander umrechnen möchte, den Ertrag von Windparks oder den Sonnenaufgang bestimmen will, findet hier eine Lösung.
Web-Artikel von Volker Quaschning
Online-Artikel von Volker Quaschning

Eine Vielzahl an Artikeln behandelt aktuelle Themen der Energiepolitik, des Klimaschutzes und des Einsatzes erneuerbarer Energien.
Klima-Wahlprogramm-Check Teil 2: Grüne, Linke, SPD
Klima-Wahlprogramm-Check Teil 2: Grüne, Linke, SPD

Der zweite Teil des Klima-Wahlprogramm-Checks analysiert und bewertet, welche Klimaschutzziele und welche Maßnahmen dazu die Grünen, die Linken und die SPD vorschlagen. Anhand der Wahlprogramme wird die Klimaschutz-Performance aller im Bundestag vertretenen Parteien und möglicher Koalitionen verglichen.

Weltweit installierte regenerative Kraftwerksleistung mehr als siebenmal so groß wie die der Kernkraft
Weltweit installierte regenerative Kraftwerksleistung mehr als siebenmal so groß wie die der Kernkraft

Das Wachstum erneuerbarer Energien steigt kontinuierlich. Inzwischen haben regenerative Energien einen Anteil an der weltweiten Kraftwerksleistung von über einem Drittel erreicht. Noch gelingt es aber nicht, die Leistung fossiler Kraftwerke zu reduzieren. Für wirksamen Klimaschutz muss der Ausbau erneuerbarer Energien aber noch weiter gesteigert werden.

Erneuerbare Stromerzeugung steigt schneller als fossile
Erneuerbare Stromerzeugung steigt schneller als fossile

Regenerative Energien deckten zwischen 1990 und 2010 relativ konstant 20 Prozent des weltweiten Strombedarfs. Durch den Ausbau der Windkraft und der Photovoltaik stieg bis zum Jahr 2019 der regenerative Anteil auf 27 Prozent an.

Nach oben