Energieforschungspark

Kleinwindkraftanlagen - Qualitätssicherung, Netzeinbindung, Geschäftsmodelle und Information

In den letzten Jahren ist das Interesse an Kleinwindkraftanlagen (KWEA) stark angestiegen. Der Markt für KWEA in Österreich ist jedoch verhältnismäßig jung und weist daher typische Probleme, wie z. B. unzureichende Qualität aufgrund fehlender Zertifizierung oder unzuverlässige Herstellerangaben zur Leistungsfähigkeit, auf. Um diese Herausforderungen zu lösen, wurde im Zuge des Forschungsprojektes „Kleinwindkraftanlagen“ ein vereinfachtes Verfahren zur Zertifizierung von KWEA erarbeitet und an 13 KWEA getestet. Dafür wurde mit dem Energieforschungspark Lichtenegg eine Prüf- und Messinfrastruktur für KWEA in der Buckligen Welt geschaffen. Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen bestätigen die Notwendigkeit einer unabhängigen Zertifizierung von KWEA, da nur 6 der insgesamt 13 getesteten KWEA hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Betriebsfestigkeit gute bzw. sehr gute Ergebnisse erzielen konnten.

Projektstatus: Abgeschlossen

Projektlaufzeit: Oktober 2010 bis Mai 2014

ProjektpartnerInnen:
Kleinwindkraftanlagen-Projektpartner

Projektbeschreibung: <<<<

Kleinwindenergieanlagen (KWEA) erfreuen sich zunehmender Beliebtheit: Ende 2012 waren insgesamt 806.000 KWEA weltweit installiert, 76.000 davon wurden im Jahr 2012 errichtet. Die World Wind Energy Association erwartet binnen der nächsten Jahre ein Wachstum, das mit der Entwicklung der Photovoltaik in der jüngsten Vergangenheit vergleichbar sein wird. Speziell in urbanen Gebieten wird die Kleinwindkraft neben der Photovoltaik als eine der wenigen Möglichkeiten gesehen, umweltfreundlich elektrische Energie zu erzeugen und könnte somit einen entscheidenden Beitrag leisten, die Ziele der neuen EU-Gebäuderichtlinie, mit der Forderung nach „nearly zero energy“ Gebäuden, zu erreichen.

Der Markt für KWEA in Österreich ist jedoch verhältnismäßig jung und weist daher typische Probleme auf, wie z. B.:

Um eine Basis für den zukünftigen Einsatz von Kleinwindkraftanlagen - vor allem in urbanen Gebieten - zu schaffen, müssen Lösungsansätze für diese technischen, rechtlichen und organisatorischen Herausforderungen erarbeitet werden.

Im Zuge des Forschungsprojektes „Kleinwindkraftanlagen“ wurde ein vereinfachtes Verfahren zur Zertifizierung von Kleinwindkraftanlagen erarbeitet. Dafür wurde mit dem Energieforschungspark Lichtenegg eine Prüf- und Messinfrastruktur für Kleinwindkraftanlagen in der Buckligen Welt errichtet und 13 Kleinwindkraftanlagen untersucht. Um Aussagen über Qualität (z. B. technische Verfügbarkeit, Netzverträglichkeit) und Leistungsvermögen der Anlage treffen zu können, wurden alle KWEA über einen Zeitraum von jeweils 24 Monaten einer Langzeitevaluierung unterzogen. Darüber hinaus wurde bei fünf Anlagen eine Vermessung der Leistungskennlinie entsprechend den Vorgaben der internationalen Norm EN 61400-12 durchgeführt. Bei vier KWEA wurden Netzqualität bzw. Netzrückwirkungen in Anlehnung an die Norm EN 50438 ermittelt.

Während im Projekt „Kleinwindkraftanlagen“ ein vereinfachtes Zertifizierungsverfahren für KWEA entwickelt wurde, werden im laufenden Forschungsprojekt „Urbane Windenergie“ die Grundlagen für ein Standort-Bewertungsschema für die Errichtung von KWEA im urbanen Raum geschaffen. Dazu werden ein Horizontal- und ein Vertikalläufer sowohl an einem urbanen Standort mit hoher Turbulenzintensität (ENERGYbase in Wien – Floridsdorf) als auch an einem ländlichen Teststandort mit geringen Turbulenzen (Energieforschungspark Lichtenegg) jeweils für eine Dauer von 12 Monaten vermessen sowie diverse Untersuchungen (z. B. Analyse von Vibrationen und Schwingungen) durchgeführt. Parallel dazu erfolgt eine umfassende mess- und simulationstechnische Charakterisierung der turbulenten Windverhältnisse am gewählten urbanen Standort, auf Basis derer die Auswirkungen von turbulenten Strömungsbedingungen auf die Performance von KWEA analysiert werden.

Die ersten Ergebnisse der Untersuchungen im Energieforschungspark Lichtenegg bestätigen die Notwendigkeit einer unabhängigen Zertifizierung von KWEA, da die Erträge der getesteten Anlagen sehr stark variieren und teilweise wie in Abbildung 1 ersichtlich deutlich von den Herstellerangaben abweichen. Auch die technische Verfügbarkeit weist nennenswerte Unterschiede auf: Während einige KWEA ein sehr stabiles Betriebsverhalten an den Tag legten, kam es bei einzelnen Anlagen häufig zu längeren Stillstandzeiten. Sechs der getesteten KWEA konnten jedoch in beiden Kategorien gute bzw. sogar sehr gute Ergebnisse erzielen.

Auch die Vermessung der Leistungskennlinien ergab teils große Abweichungen zu den von den Herstellern publizierten Werten. Bei den Power-Quality Messungen konnte der vorgegebene Leistungsfaktor nur teilweise bei nahezu Nennleistung erreicht werden. In den unteren Leistungsbereichen liegt der Leistungsfaktor deutlich unter dem Grenzwert. Positiv ist anzumerken, dass alle vier gemessenen KWEA die Grenzwerte hinsichtlich Stromoberwellen, Flicker und Spannungseinbrüchen nicht überschreiten. Die Werte liegen teilweise jedoch knapp unterhalb der jeweiligen Grenzwerte.

Abbildung 1: Vergleich der ermittelten Ist-Erträge mit den auf Basis der Leistungskurven der Hersteller berechneten Soll-Erträgen ausgewählter KWEA (modifiziert nach [2])

Ansprechpartner:
Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT)
Mag. (FH) Hannes Warmuth, BSc
Telefon +43 1 315 63 93 - 18
Mail hannes.warmuth@oegut.at

Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Klima- und Energiefonds im Rahmen der 4. Ausschreibung des Programms „Neue Energien 2020“ gefördert.

Urbane Windenergie - Entwicklung von Beurteilungsmethoden für den Einsatz von Kleinwindenergieanlagen in urbaner Umgebung

Im Projekt „Urbane Windenergie“ werden die Grundlagen für die technische Beurteilung des Einsatzes von Kleinwindenergieanlagen (KWEA) im urbanen Raum geschaffen. Dazu werden einerseits Methoden zur Charakterisierung von turbulenten Strömungsfeldern entwickelt und andererseits die Auswirkungen von turbulenten Strömungsbedingungen anhand ausgewählter Turbulenzeigenschaften auf die Performance von KWEA analysiert. Dazu werden zwei unterschiedliche KWEA-Technologien jeweils an einem urbanen und einem ländlichen Standort betrachtet. In einer experimentellen Wirkungsanalyse werden planungs- und sicherheitstechnische Aspekte für die Anwendung von KWEA im urbanen Raum untersucht. Auf Basis dieser Ergebnisse wird in diesem Projekt ein Standort-Bewertungsschema für die Errichtung von KWEA im urbanen Raum entwickelt.

Ansprechpartner:
Technikum Wien GmbH
Institut für Erneuerbare Energie
Kurt Leonhartsberger
Mobil 0664 619 25 86
E-Mail kurt.leonhartsberger@technikum-wien.at

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie im Rahmen der 1. Ausschreibung des Programms „Stadt der Zukunft“ gefördert.

Vereisung von KWEA - Kosteneffiziente Lösungsansätze zur Detektion und Reduktion von Vereisung bei Kleinwindkraftanlagen

Um den zukünftigen Einsatz von Kleinwindkraftanlagen (KWEA) in besiedelten Gebieten voran zu treiben, müssen Lösungsansätze entwickelt werden um die potenzielle Gefährdung von Personen und Gütern durch Eiswurf und Eisabfall nachweisbar zu unterbinden. Im vorliegenden Projektvorhaben erfolgt daher eine Evaluierung ausgewählter, kosteneffizienter Lösungsansätze um Eisansatz einerseits zuverlässig zu detektieren und andererseits mittels Anti-Eis-Beschichtungen zu reduzieren bzw. zu unterbinden. Auf Basis der durchgeführten Messungen werden sowohl Funktionalität, Performance und Wirtschaftlichkeit der unterschiedlichen Lösungsansätze als auch das Gefährdungsrisiko für Personen und Güter bewertet sowie konkrete Handlungsempfehlungen für EntscheidungsträgerInnen und Stakeholder abgeleitet.

Projektstatus: Noch nicht gestartet

Projektlaufzeit: Mai 2015 bis April 2018

ProjektpartnerInnen:
Vereisung-Projektpartner

Ansprechpartner:
Technikum Wien GmbH
Institut für Erneuerbare Energie
Kurt Leonhartsberger
Mobil 0664 619 25 86
E-Mail kurt.leonhartsberger@technikum-wien.at

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds im Rahmen der 1. Ausschreibung des Programms „Energieforschung 2014“ gefördert.

Neben der Entwicklung eines international anerkannten Zertifizierungsverfahrens für Kleinwindkraftanlagen (KWEA) zur Sicherstellung von Qualität, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Performance beschäftigen sich die ExpertInnen des IEA Wind Task 27 „Einsatz von Kleinwindkraftanlagen in Gebieten mit turbulenten Strömungsbedingungen“ schwerpunktmäßig mit dem Einsatz von Kleinwindkraftanlagen in Gebieten mit hohen Turbulenzintensitäten. Die aktive Mitarbeit der Technikum Wien GmbH im IEA Wind Task 27 ermöglicht die Anbindung der österreichischen Kleinwindkraft-Community an internationale Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich der Kleinwindkraft. Die Gründung einer nationalen Arbeitsgruppe Kleinwindkraft sowie die Organisation einer jährlichen Kleinwindtagung in Österreich sollen eine dauerhafte Vernetzung der österreichischen Kleinwindkraft-Akteure sicherstellen und durch wechselseitigen Erfahrungsaustausch mit nationalen und internationalen ExpertInnen für neue Impulse sorgen.

Projektstatus: Laufend

Projektlaufzeit: seit November 2013

Ansprechpartner:
Technikum Wien GmbH
Institut für Erneuerbare Energie
Kurt Leonhartsberger
Mobil 0664 619 25 86
E-Mail kurt.leonhartsberger@technikum-wien.at

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie im Rahmen des Programms „Forschungskooperation Internationale Energieagentur“ gefördert.