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mir der Himmel

Windkraftanlagen

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Windenergieanlagen unterscheiden sich aufgrund ihrer Funktionsweise in zwei unterschiedliche Typen: Widerstandsläufer und Auftriebsläufer. Auftriebsläufer nutzen im Gegensatz zu Wider-standsläufern den Effekt des dynamischen Auftriebs zur Erzeugung des nötigen Drehmoments. Der Auftrieb wird durch die Form des Flügels hervorgerufen. Da die Leistungsbeiwerte von Auftriebsläufer (oft auch Schnellläufer genannt) deutlich höher sind, kommt in den heutigen Anwendungen fast ausschließlich diese Funktionsweise zum Tragen. Bei diesen Systemen ist die Flügelgeschwindigkeit größer als die Windgeschwindigkeit.

Bei den Auftriebsläufern existieren zwei unterschiedliche Bauformen. Einerseits Windenergieanlagen mit einer horizontaler Rotationsachse (HWKA) und andererseits Windenergieanlagen mit einer vertikalen Rotationsachse (VWKA). Zu letzterem gehört der H-Rotor, welcher von der Envento Windenergie GmbH vertrieben wird. Diese Stromerzeuger besitzen drei senkrecht stehende Flügel, welche den nötigen Auftrieb erzeugen.

Anlagen dieser Bauweise haben den großen Vorteil die im Wind enthaltene Energie unabhängig von der Windrichtung zu ernten. Eine Nachführung, die den Rotor in den Wind stellt, entfällt. Diese Unabhängigkeit der Windrichtung ist vor allem dann wichtig, wenn turbulente und böige Windbedingungen vorherrschen, wie es in bebauten Gebieten und in Bodennähe der Fall sein kann.

Da die Rotationsache die gleiche Ausrichtung wie der Mast hat, fallen nötige Umlenkungen von rotierenden Teilen weg. Mit der fehlenden Windnachführung ergibt sich eine deutlich einfachere Bauweise als bei Windenergieanlagen mit horizontaler Rotationsachse.

Bei VWKA setzt sich die Anströmung am Flügel aus der Windgeschwindigkeit und der Eigenbewegung des Flügels auf dem Rotorumkreis zusammen. Hierdurch entstehen sich zyklisch ändernde Anströmwinkel am Flügelprofil. Diese Anströmwinkel können an bestimmten Positionen sehr groß und ungünstig für eine effektive Auftriebsbildung sein

Windkraftanlage 01 Pitch-Steuerung Pitchsteuerung

Flügelstellung einer vertikalen Windenergieanlage mit Pitchsteuerung im Vergleich zu fest installierten Flügeln

Windkraftanlagen 02 Windkraftanlagen Wartung Windkraftanlagen 03

Die Pitch-Steuerung

Die Anlagen ENV-M und ENV-L der Envento Windenergie besitzen deshalb eine Pitch-Steuerung der Flügel. Diese wird über einen Exzenter, der bei jeder Umdrehung die Flügel positionsabhängig in den Wind stellt, realisiert. Die Windrichtungserkennung erfolgt über eine Windfahne, die sich dynamisch zum Wind ausrichtet. Über Pitchstangen werden die Flügel angesteuert und in den Wind gedreht. Die Anströmwinkel am Flügel befinden sich dadurch in einem kleineren Bereich, wodurch statische und dynamische Strömungsablösungen verzögert bzw. ganz verhindert werden können. Die Flügel werden deutlich besser angeströmt, wodurch ein stärkerer Auftrieb erzeugt werden kann. Der Wirkungsgrad (Leistungsbeiwert) des Rotors kann durch diese Funktion um bis zu etwa 20% verbessert werden.

Doch nicht nur die Leistung steigt, sondern auch das Anlaufverhalten verbessert sich. So ist bei einer gepitchten Anlage ein deutlich schnelleres Beschleunigen der Anlage zu beobachten. Außerdem kann es vorkommen, dass sich bei ungepitchten Systemen die Anlage in der Startphase in einer bestimmten Position zum Wind selbst blockiert. Die antreibenden Momente heben sich dann gegenseitig auf. Dieses Problem besteht bei Anlagen mit Pitchsteuerung nicht.

Elementar wichtig bei vertikalen Windenergieanlagen ist der Flügel. Einerseits muss dieser eine Form aufweisen, mit der eine hohe Energieausbeute möglich ist. Die mögliche Energieausbeute resultiert dabei aus der mit einem Flügel erzielbaren Drehzahl und dem erreichbaren Drehmoment. Auch hat die Flügelform Einfluss auf die Windgeräusche einer Anlage. Diese sind bei einer vertikalen Flügelanordnung grundsätzlich niedriger, da die Windgeschwindigkeit an allen Flügelpunkten gleich hoch ist. Beiden genannten Aspekten wird mit dem individuellen Profil der Flügel der Envento Windenergie Rechnung getragen.

Bei Anlagen mit horizontaler Flügelanordnung hingegen ist die Geschwindigkeit der Flügelspitzen sehr viel höher, als an Flügelbereichen nahe dem Anlagenzentrum. Daraus resultieren bei horizontaler Flügelanordnung Druckunterschiede, die zu Strömungsgeräuschen führen können.

Hohe Leistungen werden mit den Flügeln der Envento Windenergie auch dadurch erreicht, dass die zu beschleunigenden Flügelmassen gering gehalten werden. Gleichzeitig müssen die Flügel stabil sein, damit diese im Betrieb nicht brechen können. Das kann durch den patentierten mehrteiligen Rotorblattaufbau erfolgen. Die Flügel der Envento Windenergie bestehen dabei aus zwei Korpus Teilen und zwei aerodynamisch formgebenden Bauteilen. Die Verklebung der Korpus Teile liegt wind- und wettergeschützt innerhalb der Flügelschale, so dass eine lange Lebensdauer möglich ist. Die vier zu einem Rotorblatt verklebten Bauteile werden mit einer Spezialfolie beklebt. Im Gegensatz zu einer Lackierung wird auf diese Weise eine geringe Gewichtstoleranz ermöglicht. Die Folie kann auch kundenindividuell farbig ausgeführt werden und es können Logos und Schriftzüge aufgebracht werden.

Die Envento ENV-M Vertikalwindenergieanlage sehen wir als das Basisprodukt für den privaten Investor, um den Eigenverbrauch effizient zu decken oder idealerweise als Ergänzung zu Photovoltaikanlagen. Die vollständige Einspeisung oder die der Überschüsse in das öffentliche Stromnetz, ist durch das EEG ein weiterer attraktiver Nutzen für den Betreiber einer Envento Vertikalwindenergieanlage.

Anwendungsbeispiele:

Einfamilienhäuser - Wärme- und Wasserpumpen - Ergänzung zu Photovoltaik
Daten und Fakten

  • Gesamthöhe (H1)
  • Nennleistung
  • Funktionsprinzip
  • Länge (H2)
  • Flügellänge
  • Leistung WR
  • Anlaufgeschwindigkeit
  • Schalldimension
  • Nenngeschwindigkeit
  • Bauart:
  • 9,95 m
  • 3.300 WDC / 3.000 WAC
  • Vertikal
  • 7 m
  • 3 m
  • 3 kW
  • 3 m/s
  • weniger als 35 dB
  • 14m/s
  • Permanent Synchron
Skizze

Eigenverbrauch im Standby-Betrieb ca. 10 Watt

Mit der ENV-L Energieanlage bieten wir Ihnen ein kleines Kraftwerk, ideal für Gewerbetreibende aus den Bereichen Land-, Forst- und Gartenwirtschaft. Natürlich eignet sich diese Anlage auch für Mehrfamilienhäuser und Wohngebiete zum Eigenverbrauch und zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz.

Anwendungsbeispiele:

Land-, Forst- und Gartenwirtschaft - Industriegebäude - Ergänzung zu Photovoltaik
Daten und Fakten

  • Gesamthöhe (H1)
  • Nennleistung
  • Funktionsprinzip
  • Länge (H2)
  • Flügellänge
  • Leistung WR
  • Anlaufgeschwindigkeit
  • Schalldimension
  • Nenngeschwindigkeit
  • Bauart:
  • 14,30 m
  • 11.300 WDC / 10.000 WAC
  • Vertikal
  • 9,5 m
  • 6 m
  • 15 kW
  • 3 m/s
  • weniger als 35 dB
  • 14m/s
  • Permanent Synchron

Eigenverbrauch im Standby-Betrieb ca. 30 Watt