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Windenergiesysteme

Modulbezeichnung: Windenergiesysteme
Studiengang: Engineering und Management, Master, ASPO 01.10.2013
Code: MAM.2.1.6.1
SWS/Lehrform: 4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: 1
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur
Zuordnung zum Curriculum:
MAM.2.1.6.1 Engineering und Management, Master, ASPO 01.10.2013, 1. Semester, Wahlpflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Sonstige Vorkenntnisse:
MAB.2.4, MAB.3.6, MAB.4.4

[letzte Änderung 25.08.2011]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
MAM.2.2.18 Grundlagen des Umwelt- und Immissionsschutzrechts


[letzte Änderung 13.02.2015]
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Tobias Müller
Dozent:
Prof. Dr.-Ing. Tobias Müller


[letzte Änderung 17.02.2012]
Lernziele:
Auf der Basis der spezifischen Kenntnisse über die Bauarten, konstruktiven Elemente und das äolisch-mechanisch-elektrische Gesamtverhalten einer Windenergieanlagen können die Studierenden Komponenten von WEA konstruieren und berechnen.

[letzte Änderung 25.08.2011]
Inhalt:
1. Die Bedeutung der regenerativen Energien 1.1 Das Angebot an erneuerbaren Energien weltweit
1.2 Die Entwicklung des Weltenergieverbrauchs bis 2060
1.3 Die zeitlichen Dimensionen der Energieversorgung
1.4 Der bisherige Beitrag der Windenergie zur Erzeugung elektrischer Energie
1.5 Der Beitrag der HTW zur Erforschung und Entwicklung von Windenergieanlagen
1.6 VENSYS ein saarländischer Hersteller
1.7 Offshore Windparks
1.8 Historische Windmühlen
1.9 Zusammenfassung
 
2. Der Rotor als Motor
2.1 Der Wind
2.2 Messung der Windgeschwindigkeit
2.3 Welche Leistung lässt sich aus dem Wind gewinnen?
2.4 Widerstandsläufer
2.5 Auftriebsläufer
2.6 Vergleich von Widerstands und Auftriebsläufern
2.7 Tragflügeltheorie
2.8 Anströmverhältnisse und Luftkräfte am rotierenden Flügel
2.9 Rotorkennfelder
2.10 Die Leistungskennlinie
2.11 Der Stall – Rotor
2.12 Rotorblattfertigung
 
3. Konstruktiver Aufbau von Windenergieanlagen
3.1 Historische Windmühlen
3.2 Die Baugruppen einer Windenergieanlage
3.3 Einteilung der Windenergieanlage
3.4 Rotorbauformen
3.5 Der mechanische Triebstrang
3.6 Die Windrichtungsnachführung
3.7 Der Turm und das Fundament
 
4. Systeme zur mechanischen- elektrisch Energiewandlung
4.1 Energiewandlersysteme
4.2 Betriebsbereiche von Windturbine und Generator
4.3 Die Drehfeldmaschinen
4.4 Die Asynchronmaschine
4.5 Die Synchronmaschine
4.6 Netzeinspeisung mit Synchronmaschinen
4.7 Vielpolsynchrongeneratoren
 
5. Direkt angetriebene Windenergieanlagen
5.1 Begriffe, Definitionen
5.2 Generatorbauarten
5.3 Stromrichtersysteme
5.4 Generatorkühlung
5.5 Marktteilnehmer
5.6 Wirkungsgrade
5.7 Massenwachstum
 
6. Blattverstell- und Sicherheitssysteme
6.1 Sicherheitsanforderungen
6.2 Möglichkeiten der Leistungsbegrenzung
6.3 Blattlagerung
6.4 Blattverstellsysteme
6.5 Energieversorgung und ausgeführte Bauformen
 
7. Belastungen von Windenergieanlagen
7.1 Ursache der Belastungen einer Windenergieanlage
7.2 Kräfte und Koordinatensystem am Rotor
7.3 Lastfälle
7.4 Vereinfachte Lastannahmen
7.5 Betriebslastensimulation
7.6 Extremlasten
7.7 Lastkollektive
7.8 Bauteilnachweis (Betriebsfestigkeit)
 
8. Betriebsfestigkeitsnachweis
8.1 Betriebslasten
8.2 Spannungskollektive
8.3 Der Wöhlerversuch
8.4 Der Betriebsfestigkeitsversuch
8.5 Die Palmgren – Miner – Regel
8.6 Betriebsfestigkeitsnachweis nach Eurocode 3
 
9. Modellgesetze
9.1 Wie kommt man schnell zu Ergebnissen?
9.2 Eigenschaften ähnlicher Bauteile
9.3 Komplexere Eigenschaften
9.4 Hochskalierung von Kräften und Momenten
9.5 Was passiert beim Skalieren mit den Spannungen?
9.6 Nutzung von Skalierungen bei der Planung von Windkraftanlagen
9.7 Ähnlichkeitsbeziehungen im Überblick
9.8 Beispiel
 
10. Betriebslasten und ihre Simulation
10.1 Ursachen der Belastungen
10.2 Ziel der Simulation
10.3 Simulationssoftware
10.4 Simulationsbeispiele
10.5 Definition der Betriebsbedingungen
10.6 Postprocessing
10.7 Extremwerte der Lastkomponenten
10.8 Spannungsermittlung
 
 
11. Offshore Windenergieanlagen
11.1 Warum sollte man Windkraftanlagen im Wasser aufstellen?
11.2 Windbedingungen an Offshore-Standorten
11.3 Fundamente für große Offshore-Anlagen

[letzte Änderung 25.08.2011]
Lehrmethoden/Medien:
Vorlesung

[letzte Änderung 25.08.2011]
Literatur:
Robert Gasch, Windkraftanlagen, Teubner Verlag Stuttgart
Siegfried Heier, Windkraftanlagen im Netzbetrieb, Teubner Verlag Stuttgart
Erich Hau, Windkraftanlagen, Springer

[letzte Änderung 25.08.2011]
[Sun May 31 19:36:24 CEST 2020, CKEY=mwf, BKEY=mm, CID=MAM.2.1.6.1, LANGUAGE=de, DATE=31.05.2020]