Betrieb von Kleinwindkraftanlagen. Ein Überblick über Markt, Technik und Wirtschaftlichkeit

Diplomarbeit aus dem Jahr 2009 im Fachbereich Elektrotechnik, Note: 1, Technische Universität Wien (Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft), Sprache: Deutsch, Abstract: Unter Kleinwindkraftanlagen versteht man Systeme zur regenerativen Erzeugung elektrischer Energie aus dem Wind mit Nennleistungen von einigen Kilowatt (maximal etwa 100 kW) und Rotordurchmessern von einigen Metern (maximal etwa 16m). Während große Windkraftanlagen im Megawattbereich bereits weit verbreitet sind und ihre Kinderkrankheiten überwunden haben, ist der Sektor der Kleinanlagen erst im Aufbau begriffen. Eine Untersuchung zeigt, dass Kleinwindkraftanlagen nicht einfach nur kleine Windkraftanlagen sind - sie unterscheiden sich hinsichtlich Technik als auch Wirtschaftlichkeit oft wesentlich von ihren großen Brüdern. Da es bis dato nur wenig wissenschaftliche Literatur zu diesem Thema gibt, hat es sich diese Arbeit zum Ziel gesetzt, einen Überblick über die wichtigsten Aspekte im Zusammenhang mit dem Betrieb von Kleinwindkraftanlagen zu bieten. Auf Details zur Konstruktion und Auslegung von Anlagen wird nicht eingegangen. Die Arbeit ist im wesentlichen in drei Teile gegliedert: Begonnen wird mit einer Analyse des derzeitigen Marktes der Kleinwindkraftanlagen. Die verschiedenen grundlegenden Anlagentypen werden an Hand von typischen Vertretern vorgestellt. Beispiele für mögliche Anwendungsgebiete werden gegeben, und die unterschiedlichen Konzepte der Gesamtsysteme werden erläutert. Im zweiten Teil erfolgt eine Beschreibung der technischen Konzepte der einzelnen Komponenten einer Anlage, wie Generator, Wechselrichter, Laderegler, Leistungsregelung, usw., wobei ein besonderes Augenmerk auf die verschiedenen Arten des Maximum Power Point Trackings und der Lastanpassung gelegt wird. Zum Vergleich werden die bei modernen Großanlagen verwendeten Konzepte erwähnt. Der letzte Teil befasst sich mit einer Untersuchung der Wirtschaftlichkeit von Kleinwindkraftanlagen. Da hierbei die Windverhältnisse eine entscheidende Rolle spielen, wird zuerst gezeigt, wie bei der Wahl des richtigen Anlagenstandorts vorzugehen ist, und welchen Einfluss die mittlere Windgeschwindigkeit auf den Energieertrag hat. Sodann werden die Stromgestehungskosten einer Kleinwindkraftanlage ermittelt, und es wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss der verschiedenen Parameter abschätzen zu können. Abschließend erfolgt ein Vergleich mit den üblichen Einspeisetarifen und Strompreisen.