Wind als Energiequelle

Windräder / Windgeneratoren gibt es in allen Formen und Größen, aber Sie werden sie höchstwahrscheinlich in ihrer industriellen Form erkennen, riesige weiße Propeller auf riesigen weißen Stielen, die bis zu 80 m hoch über dem Boden ragen. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass Ihr OffGrid-Projekt ein solches 150-kW-Monster benötigt. In den meisten Gebieten kann eine kleinere Windkraftanlage mit einer Größe von 400 Watt bis 3 kW jedoch eine lohnende Investition sein. Die Flügelspannweite beträgt 1 m bis 3 m und passt immer noch in die Landschaft, ohne aufzufallen oder zu viel Lärm zu erzeugen. Einfach gesagt, Der Wind dreht den Propeller / Blätter um einen Rotor, welches eine Welle dreht, die an einen Generator angeschlossen wird, um Strom zu erzeugen. Eine Windkraftanlage wird typischerweise erzeugen 30% von seiner theoretischen maximalen Leistung an einem leicht windigen Tag.

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Es wird empfohlen, mindestens einen Windgenerator in OffGrid-Projekten zu haben, auch wenn Ihr Standort unter normalen Bedingungen nicht besonders windig ist. In schlechten Wetterphasen kann insbesondere der Herbstwind eine sehr gute Energiequelle sein, um Ihre Batterien über längere Zeiträume mit wenig bis gar keiner Sonne glücklich zu machen. Es hilft auch bei der Akkulaufzeit, gelegentlich nachts aufgeladen zu werden, auch wenn es nur sein kann 20 Protokoll. Ein großer Unterschied zu Solar ist, Windgeneratoren nicht zu groß dimensionieren! Eine Windkraftanlage muss “loswerden” der produzierten Energie, Wenn Ihre Batterie voll ist und Sie keinen Widerstand installiert haben, um die übermäßige Leistung zu verbrennen, besteht die Gefahr, dass Ihre Geräte beschädigt werden. eine grobe Vorstellung geben, Etwa 500 W Eingang pro 300 Ah Batterie sollten als maximal angesehen werden.

Kleine Windkraftanlagen

Kleine Windkraftanlagen, auch Mikrowindturbinen genannt, werden für die Mikroerzeugung von Strom verwendet, im Gegensatz zu großen kommerziellen Windkraftanlagen, wie sie in Windparks zu finden sind. Kleine Windenergieanlagen haben oft passive Yaw-Systeme im Gegensatz zu aktiven. Sie verwenden einen Direktantriebsgenerator und eine Schwanzflosse, um in den Wind zu zeigen, während größere Turbinen Getriebeantriebsstränge haben, die aktiv in den Wind gerichtet sind.

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Kleine Windkraftanlagen produzieren typischerweise zwischen 500 W und 10 kW Leistung, obwohl die kleineren Turbinen so klein wie a sein können 50 Watt Hilfsstromgenerator für ein Boot, Wohnwagen, oder Miniaturkühleinheit

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Die Generatoren für Kleinwindkraftanlagen sind in der Regel Drehstromgeneratoren und der Trend geht zur Induktionsbauart, obwohl einige Modelle Einphasengeneratoren oder Gleichstromausgang verwenden.

Nachdem Sie das dreiphasige Wechselstromkabel durch einen Schleifring und nach unten zum Empfangsende geführt haben, Ein dreiphasiger Gleichrichter wird verwendet, um den Wechselstrom zum Laden der Batterie in gleichgerichteten Gleichstrom umzuwandeln, insbesondere in Solar-Hybrid-Energiesystemen. Der Gleichrichter sollte zur Kühlung auf einem Kühlkörper montiert werden, mit der Option, einen Computerlüfter hinzuzufügen, der durch einen Bimetall-Thermoschalter für aktive Kühlung aktiviert wird.
Ein dreiphasiger Gleichrichter, der auf einer auf dem Dach montierten städtischen Windkraftanlage verwendet wird.

Das DC-Ende des Gleichrichters wird dann mit den Batterien verbunden. Diese Verbindung sollte so kurz wie möglich sein, um Leistungsverluste zu vermeiden, typischerweise mit einem zwischengeschalteten digitalen Wattmeter zur Überwachung. Die Batterien werden dann an einen Wechselrichter angeschlossen, der den Strom mit einer konstanten Frequenz für die Netzanbindung und den Endverbrauch wieder in Wechselstrom umwandelt.

Arten von Windgeneratoren

Horizontale Windgeneratoren

Dies ist das Design, an das Sie wahrscheinlich am meisten gewöhnt sind.
Für beste Ergebnisse müssen sie auf eine Stange und über dem Dach gestellt werden, oder in angemessener Entfernung zu Objekten, die den Windfluss beeinflussen. Sie liefern während langsamer Luftbewegungszeiten sehr wenig bis gar keine Leistung, Bei mittelschweren und starken Winden wird jedoch eine angemessene Leistung erzeugt. Horizontale Windgeneratoren erzeugen einen bestimmten Geräuschpegel. Obwohl nicht laut, Sie können es sicherlich hören, wenn sich die Klingen drehen. Die Installation eines direkt über Ihrem Schlafzimmer ist möglicherweise nicht die klügste Vorgehensweise. Im Allgemeinen sind sie etwas billiger als vertikale.

Vertikale Windgeneratoren

Diese liefern auch bei kleinster Luftbewegung Strom. Vertikale Windgeneratoren werden viel weniger von Turbulenzen beeinflusst, da es keine Nase gibt, die in Richtung Wind zeigen muss, Stattdessen können sie Wind aus allen Richtungen gleichzeitig nutzen. Wenn Sie nur einen einzigen Windgenerator für Ihr Projekt installieren möchten, Eine vertikale liefert eine zuverlässigere Leistung. Diese können direkt auf dem Dach oder dergleichen installiert werden, Es ist nicht erforderlich, sie auf eine Stange zu setzen.

Variabilität

Windkraft ist variabel, und in Schwachwindperioden, es muss durch andere Stromquellen ersetzt werden. Übertragungsnetze bewältigen derzeit Ausfälle anderer Erzeugungsanlagen und tägliche Änderungen des Strombedarfs, aber die Variabilität von intermittierenden Energiequellen wie Windkraft ist häufiger als die von konventionellen Stromerzeugungsanlagen, die, wenn geplant, in Betrieb zu sein, möglicherweise in der Lage sein, ihre Typenschildkapazität herum zu liefern 95% der ganzen Zeit.

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Die aus Windkraft erzeugte elektrische Energie kann auf verschiedenen Zeitskalen sehr variabel sein: stündlich, Täglich, oder saisonal. Es gibt auch jährliche Schwankungen, die jedoch nicht so signifikant sind. Denn momentane Stromerzeugung und -verbrauch müssen im Gleichgewicht bleiben, um die Netzstabilität aufrechtzuerhalten, Diese Schwankungen können erhebliche Herausforderungen für die Einbindung großer Windenergiemengen in ein Netzsystem darstellen. Die Kombination aus der Diversifizierung variabler erneuerbarer Energien nach Art und Standort, Vorhersage ihrer Variation, und Integration mit regelbaren erneuerbaren Energien, flexibel betriebene Generatoren, und Demand Response kann ein Stromversorgungssystem schaffen, das das Potenzial hat, den Stromversorgungsbedarf zuverlässig zu decken

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Solarenergie ist in der Regel eine Ergänzung zum Wind. Auf täglichen bis wöchentlichen Zeitskalen, Hochdruckgebiete bringen in der Regel klaren Himmel und schwache Bodenwinde, wohingegen Tiefdruckgebiete tendenziell windiger und bewölkter sind. Auf saisonalen Zeitskalen, Solarenergiespitzen im Sommer, während in vielen Gebieten die Windenergie im Sommer geringer und im Winter höher ist. Somit heben sich die jahreszeitlichen Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie tendenziell etwas auf. Wind-Hybrid-Energiesysteme werden immer beliebter.