Für die Energiewende auf dem Hof: TWE-Tandem Wind Energy erklärt ihre neue 5 kW-Kleinwindkraftanlage
Die TWE-Tandem Wind Energy stellt eine neue Windkraftanlage im kleinen Leistungsbereich vor. Wir sprachen mit Geschäftsführer Otto Reinke über die Technik.
Die TWE-Tandem Wind Energy GmbH ist ein junges Technologieunternehmen mit Sitz in Hennigsdorf bei Berlin. Die Firma entwickelt und produziert kleine Windkraftanlagen u.a. für die Landwirtschaft. Geschäftsführer Otto Reinke erklärt die technischen Details.
Sie haben die Kleinwindkraftanlage WindStream 5 entwickelt. Was sind die technischen Besonderheiten?
Reinke: Zunächst haben wir bei der Entwicklung ähnliche Methoden und Prozesse wie bei Großwindanlagen angewendet wie aeroelastische Simulationen oder Windkanalmessungen. Ein besonderes Augenmerk haben wir auf Robustheit, Wartungsarmut, einfache Bedienbarkeit, Geräuschemissionen und Sicherheit gelegt. Herausgekommen ist die WS5, eine passivstall-geregelte Kleinwindkraftanlage mit einer Nennleistung von 5 kW.
Hervorzuheben ist, dass alle wichtigen mechanischen Komponenten wie der Asynchrongenerator, das Getriebe, die Welle und die Lager in einem zentralen Aluminiumgussteil integriert sind.
Was bedeutet „passivstall“?
Reinke: Stall ist das englische Wort für Strömungsabriss. Die Stallregelung dient dazu, die Drehzahl des Rotors bei höheren Windgeschwindigkeiten zu reduzieren, um Beschädigungen zu vermeiden. Bei einer aktiven Stallregelung lassen sich die Rotorblätter verstellen – ähnlich der Pitchregelung bei Großwindkraftanlagen. Bei einer passiven Stallregelung wird die Leistung über die Bauweise der Rotorblätter geregelt.
Die Rotorblätter der WS5 sind wahlweise aus Holz oder aus GFK. Sie sind aerodynamisch optimiert und haben einen festen Anstellwinkel. Sie arbeiten mit konstanten Drehzahlen, um dreiphasigen Strom mit einer Frequenz von 50 Hz zu erzeugen. Die netzgekoppelte 3-Blatt-Horizontalachsanlage verwendet eine aktive Windrichtungsnachführung, um sich optimal auf den Wind auszurichten.
Wie hoch ist die Anlage und wie ist der Turm konstruiert?
Reinke: Wir bieten zwei Mastoptionen an: einen 12 m hohen freistehenden Mast und einen 18 m hohen abgespannten Gittermast. Diese Türme bestehen aus 3-Meter-Segmenten, die zu Transportzwecken ineinandergeschoben werden können. Der Rotordurchmesser beträgt 5 m. Wir haben also in der Spitze eine Gesamthöhe von etwas über 14m bzw. 20 m.
Für welche Windverhältnisse ist die Anlage geeignet?
Reinke: Die Einschaltwindgeschwindigkeit der WS5 liegt bei etwa 3,5 m/s, die Ausschaltwindgeschwindigkeit bei 18 m/s. Zur Windrichtungsnachführung verwenden wir einen Yaw-Motor. Das bedeutet, die WS5 ist mit einem Motor und Getriebe ausgestattet, der den Rotor präzise auf den Wind ausrichtet. Das ist in der 5 kW-Leistungsklasse eine Besonderheit. Auf der Spitze der Gondel befindet sich dafür ein Anemometer zur Messung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung. Die erfassten Daten werden von der Steuerung verwendet, um die WS5 über die Windrichtungsnachführung entsprechend auszurichten.
Wie viel kWh lassen sich damit pro Jahr erzeugen?
Reinke: Der Energieertrag einer Kleinwindkraftanlage wird maßgeblich von den lokalen Windverhältnissen am Standort beeinflusst. Aus diesem Grund rate ich immer dazu, eine Windmessung durchzuführen, um das Windpotenzial am geplanten Standort festzustellen. Darauf aufbauend kann dann der Energieertrag bestimmt und eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung durchgeführt werden.
Aufgrund unserer Erfahrung gehe ich davon aus, dass unsere Anlage Energieerträge im Bereich von 3.000 kWh bis 9.000 kWh erzielen kann, je nachdem, ob sich der Standort an der Küste oder im Binnenland befindet.
5 kW sind gemessen am Stromverbrauch in der Landwirtschaft nicht viel. Raten Sie zu mehreren Anlagen oder zur Kombination mit anderen Techniken wie die Photovoltaik?
Reinke:Der kostengünstigste Strom wird heutzutage durch Photovoltaikanlagen erzeugt. Im Winter nehmen jedoch die Energieerträge aufgrund der kürzeren und sonnenärmeren Tage ab. Auf der anderen Seite produzieren Windkraftanlagen gerade in diesen windreichen Herbst- und Wintermonaten, in denen auch der Energiebedarf sehr hoch ist, große Mengen an Strom.
Beiden Energieerzeugungsmethoden ergänzen sich also in idealer Weise, um eine ganzjährige Deckung des Stromverbrauchs zu erhalten. Daher empfehle ich eine Kombination aus einem PV-System, einem Speichersystem und einer Kleinwindkraftanlage, um den Energiebedarf auch in den Wintermonaten effizient zu decken und die Energielücken der PV-Anlage zu schließen.
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Die TWE-Tandem Wind Energy GmbH ist ein junges Technologieunternehmen mit Sitz in Hennigsdorf bei Berlin. Die Firma entwickelt und produziert kleine Windkraftanlagen u.a. für die Landwirtschaft. Geschäftsführer Otto Reinke erklärt die technischen Details.
Sie haben die Kleinwindkraftanlage WindStream 5 entwickelt. Was sind die technischen Besonderheiten?
Reinke: Zunächst haben wir bei der Entwicklung ähnliche Methoden und Prozesse wie bei Großwindanlagen angewendet wie aeroelastische Simulationen oder Windkanalmessungen. Ein besonderes Augenmerk haben wir auf Robustheit, Wartungsarmut, einfache Bedienbarkeit, Geräuschemissionen und Sicherheit gelegt. Herausgekommen ist die WS5, eine passivstall-geregelte Kleinwindkraftanlage mit einer Nennleistung von 5 kW.
Hervorzuheben ist, dass alle wichtigen mechanischen Komponenten wie der Asynchrongenerator, das Getriebe, die Welle und die Lager in einem zentralen Aluminiumgussteil integriert sind.
Was bedeutet „passivstall“?
Reinke: Stall ist das englische Wort für Strömungsabriss. Die Stallregelung dient dazu, die Drehzahl des Rotors bei höheren Windgeschwindigkeiten zu reduzieren, um Beschädigungen zu vermeiden. Bei einer aktiven Stallregelung lassen sich die Rotorblätter verstellen – ähnlich der Pitchregelung bei Großwindkraftanlagen. Bei einer passiven Stallregelung wird die Leistung über die Bauweise der Rotorblätter geregelt.
Die Rotorblätter der WS5 sind wahlweise aus Holz oder aus GFK. Sie sind aerodynamisch optimiert und haben einen festen Anstellwinkel. Sie arbeiten mit konstanten Drehzahlen, um dreiphasigen Strom mit einer Frequenz von 50 Hz zu erzeugen. Die netzgekoppelte 3-Blatt-Horizontalachsanlage verwendet eine aktive Windrichtungsnachführung, um sich optimal auf den Wind auszurichten.
Wie hoch ist die Anlage und wie ist der Turm konstruiert?
Reinke: Wir bieten zwei Mastoptionen an: einen 12 m hohen freistehenden Mast und einen 18 m hohen abgespannten Gittermast. Diese Türme bestehen aus 3-Meter-Segmenten, die zu Transportzwecken ineinandergeschoben werden können. Der Rotordurchmesser beträgt 5 m. Wir haben also in der Spitze eine Gesamthöhe von etwas über 14m bzw. 20 m.
Für welche Windverhältnisse ist die Anlage geeignet?
Reinke: Die Einschaltwindgeschwindigkeit der WS5 liegt bei etwa 3,5 m/s, die Ausschaltwindgeschwindigkeit bei 18 m/s. Zur Windrichtungsnachführung verwenden wir einen Yaw-Motor. Das bedeutet, die WS5 ist mit einem Motor und Getriebe ausgestattet, der den Rotor präzise auf den Wind ausrichtet. Das ist in der 5 kW-Leistungsklasse eine Besonderheit. Auf der Spitze der Gondel befindet sich dafür ein Anemometer zur Messung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung. Die erfassten Daten werden von der Steuerung verwendet, um die WS5 über die Windrichtungsnachführung entsprechend auszurichten.
Wie viel kWh lassen sich damit pro Jahr erzeugen?
Reinke: Der Energieertrag einer Kleinwindkraftanlage wird maßgeblich von den lokalen Windverhältnissen am Standort beeinflusst. Aus diesem Grund rate ich immer dazu, eine Windmessung durchzuführen, um das Windpotenzial am geplanten Standort festzustellen. Darauf aufbauend kann dann der Energieertrag bestimmt und eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung durchgeführt werden.
Aufgrund unserer Erfahrung gehe ich davon aus, dass unsere Anlage Energieerträge im Bereich von 3.000 kWh bis 9.000 kWh erzielen kann, je nachdem, ob sich der Standort an der Küste oder im Binnenland befindet.
5 kW sind gemessen am Stromverbrauch in der Landwirtschaft nicht viel. Raten Sie zu mehreren Anlagen oder zur Kombination mit anderen Techniken wie die Photovoltaik?
Reinke:Der kostengünstigste Strom wird heutzutage durch Photovoltaikanlagen erzeugt. Im Winter nehmen jedoch die Energieerträge aufgrund der kürzeren und sonnenärmeren Tage ab. Auf der anderen Seite produzieren Windkraftanlagen gerade in diesen windreichen Herbst- und Wintermonaten, in denen auch der Energiebedarf sehr hoch ist, große Mengen an Strom.
Beiden Energieerzeugungsmethoden ergänzen sich also in idealer Weise, um eine ganzjährige Deckung des Stromverbrauchs zu erhalten. Daher empfehle ich eine Kombination aus einem PV-System, einem Speichersystem und einer Kleinwindkraftanlage, um den Energiebedarf auch in den Wintermonaten effizient zu decken und die Energielücken der PV-Anlage zu schließen.
