Vorwort zur vierten Auflage | 5 |
Aus dem Vorwort zur ersten Auflage | 7 |
Inhaltsverzeichnis | 9 |
Häufig verwendete Symbole | 20 |
Windmühlen undWindräder | 22 |
1.1 Über die Ursprünge derWindmühlen | 22 |
1.2 EuropäischeWindmühlentypen | 25 |
1.3 Wirtschaftliche Bedeutung derWindmühlen | 33 |
1.4 Wissenschaft und technische Entwicklung imWindmühlenbau | 35 |
1.5 Die amerikanischeWindturbine | 39 |
Literatur | 43 |
Strom ausWind – Die ersten Versuche | 44 |
2.1 Poul La Cour – Ein Pionier in Dänemark | 44 |
2.2 Windkraftwerke – Große Pläne in Deutschland | 50 |
2.3 1 250 kW aus demWind – Die erste Großanlage in den USA | 54 |
2.4 Windkraftanlagen in den 50er Jahren – Vor der Energiekrise | 57 |
2.5 Nach der Energiekrise – Aufbruch in die moderne Windenergienutzung | 65 |
2.6 Die großen Versuchsanlagen der 80er Jahre | 68 |
2.7 Der erste Erfolg der kleinenWindkraftanlagen in Dänemark | 77 |
2.8 Die amerikanischenWindfarmen | 79 |
Literatur | 84 |
Bauformen vonWindkraftanlagen | 86 |
3.1 Rotorenmit vertikaler Drehachse | 87 |
3.2 Horizontalachsen-Rotoren | 90 |
3.3 Windenergie-Konzentratoren | 93 |
3.4 Begriffe und Bezeichnungen | 98 |
Literatur | 99 |
Physikalische Grundlagen der Windenergiewandlung | 100 |
4.1 Die elementare Impulstheorie nach Betz | 100 |
4.2 Widerstands- und auftriebsnutzendeWindenergiewandler | 105 |
Literatur | 108 |
Aerodynamik des Rotors | 109 |
5.1 Physikalisch-mathematische Modelle und Berechnungsverfahren | 110 |
5.2 Leistungscharakteristik des Rotors | 123 |
5.3 Aerodynamische Leistungsregelung | 127 |
5.4 Das aerodynamische Profil | 143 |
5.5 Konzeptionelle Rotormerkmale und Leistungscharakteristik | 157 |
5.6 Ausgeführte Rotorblätter | 171 |
5.7 Windrichtungsnachführung des Rotors | 174 |
5.8 Aerodynamik der Vertikalachsen-Rotoren | 178 |
5.9 Experimentelle Rotoraerodynamik | 183 |
Literatur | 188 |
Belastungen und Strukturbeanspruchungen | 190 |
6.1 Belastungsarten und ihreWirkung auf dieWindkraftanlage | 191 |
6.2 Koordinatensysteme und Bezeichnungen | 193 |
6.3 Ursachen der Belastungen | 194 |
6.4 Lastannahmen | 211 |
6.5 Maschinenstatus und Lastfälle | 222 |
6.6 Beanspruchsarten und Strukturdimensionierung | 227 |
6.7 Ermüdungsfestigkeit | 228 |
6.8 Konzeptmerkmale und Strukturbeanspruchungen | 239 |
6.9 Meßtechnische Erfassung der Strukturbeanspruchungen | 251 |
Literatur | 256 |
Rotorblätter | 258 |
7.1 Materialfragen | 259 |
7.2 Vorbild: Flugzeugtragflügel | 261 |
7.3 Frühere experimentelle Bauweisen von Rotorblättern | 264 |
7.4 Moderne Rotorblätter in Faserverbundtechnik | 277 |
7.5 Blattanschluß zur Rotornabe | 283 |
7.6 Rotorblattbauweisen im Vergleich | 287 |
7.7 Aerodynamische Bremsklappen | 291 |
7.8 Blitzschutz | 293 |
7.9 Enteisung | 294 |
Literatur | 295 |
Mechanischer Triebstrang und Maschinenhaus | 296 |
8.1 Grundsätzliche Überlegung zur Leistungsübertragung | 297 |
8.2 Experimentelle Konzeptionen | 300 |
8.3 Heutige Standardbauweisen | 303 |
8.4 Rotornabe | 306 |
8.5 Blattverstellmechanismus | 313 |
8.6 Rotorlagerung | 326 |
8.7 Rotorbremse | 335 |
8.8 Übersetzungsgetriebe | 338 |
8.9 Drehzahlvariable Überlagerungsgetriebe | 349 |
8.10 Torsionselastizität immechanischen Triebstrang | 351 |
8.11 Einbau des elektrischen Generators | 354 |
8.12 Maschinenhaus | 357 |
8.13 Windrichtungsnachführung | 365 |
8.14 Zusammenbau und Funktionsprüfung | 369 |
Literatur | 371 |
Elektrisches System | 372 |
9.1 Generatorbauarten | 373 |
9.2 Beurteilungskriterien für den Einsatz elektrischer Generatoren inWindkraftanlagen | 383 |
9.3 Drehzahlfeste Generatorenmit direkter Netzkopplung | 386 |
9.4 Drehzahlvariable Generatorsystememit Frequenzumrichter | 393 |
9.5 Direkt vom Rotor angetriebene drehzahlvariable Generatorsysteme | 403 |
9.6 Elektrische Gesamtausrüstung derWindkraftanlage | 407 |
9.7 Elektrotechnische Konzeptionen im Vergleich | 412 |
Literatur | 415 |
Regelung und Betriebsführung | 416 |
10.1 Betriebsdatenerfassung | 417 |
10.2 Sicherheitssystem | 422 |
10.3 Prinzipielle Funktionsweise der Regelungssysteme | 422 |
10.4 Windrichtungsnachführung | 424 |
10.5 Leistungsregelung und Drehzahlführung durch Verstellen des Rotorblatteinstellwinkels | 426 |
10.6 Leistungsbegrenzung durch den aerodynamischen Stall | 441 |
10.7 Betriebsführung und Betriebszyklus | 446 |
Literatur | 452 |
Schwingungsverhalten | 453 |
11.1 Anregenden Kräfte und Schwingungsfreiheitsgrade | 454 |
11.2 Aeroelastisches Verhalten der Rotorblätter | 456 |
11.3 Torsionsschwingungen des Triebstrangs | 462 |
11.4 Dynamik derWindrichtungsnachführung | 472 |
11.5 Schwingungen der Gesamtanlage | 477 |
11.6 Rechnerische Simulation des Schwingungsverhaltens | 485 |
Literatur | 489 |
Der Turm | 490 |
12.1 Bauarten und Varianten | 491 |
12.2 Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen | 494 |
12.3 Turmauslegung nach deutschen Bauvorschriften | 496 |
12.4 Freitragende Stahlrohrtürme | 497 |
12.5 Betontürme | 505 |
12.6 Gittertürme | 512 |
12.7 Turm-Konzeptionen imVergleich | 515 |
12.8 Fundament | 517 |
Literatur | 520 |
Windverhältnisse | 521 |
13.1 Ursachen desWindes und globale Verteilung dermittlerenWindgeschwindigkeiten | 521 |
13.2 Windverhältnisse in Europa und in Deutschland | 524 |
13.3 Charakteristische Größen und Gesetzmäßigkeiten | 528 |
13.4 LokaleWindverhältnisse – Topographie und Hindernisse | 542 |
13.5 Ermittlung derWindgeschwindigkeit | 544 |
Literatur | 554 |
Leistungsabgabe und Energielieferung | 555 |
14.1 VomRotorleistungskennfeld zur effektiven Anlagenleistung | 556 |
14.2 Normierte Leistungskennlinie | 567 |
14.3 Aufstellortbezogene Einflüsse auf die Leistungskennlinie | 575 |
14.4 Gleichförmigkeit der Leistungsabgabe | 583 |
14.5 Jahresenergielieferung | 585 |
14.6 Wichtige Entwurfsparameter und Energielieferung | 598 |
Literatur | 611 |
Umweltverhalten | 613 |
15.1 Gefahren für die Umgebung | 614 |
15.2 Geräuschentwicklung | 618 |
15.3 Schattenwurf | 629 |
15.4 Störungen von Funk und Fernsehen | 633 |
15.5 Störungen der Vogelwelt | 636 |
15.6 Landverbrauch | 637 |
15.7 Optische Beeinträchtigung der Landschaft | 639 |
15.8 Windenergienutzung und Klimaschutz | 641 |
Literatur | 644 |
Anwendungskonzeptionen und Einsatzbereiche | 646 |
16.1 Windkraftanlagen imInselbetrieb | 647 |
16.2 Inselnetzemit Dieselgeneratoren undWindkraftanlagen | 662 |
16.3 Windkraftanlagen imVerbund mit dem Stromnetz | 667 |
16.4 Windkraftanlagen imKraftwerkverbund der Energieversorgungsunternehmen | 672 |
16.5 Windkraftanlagenindustrie, Absatzmärkte, Windenergiepotential | 679 |
Literatur | 692 |
Windenergienutzung im Küstenvorfeld der Meere | 694 |
17.1 Technische Probleme der Offshore-Aufstellung vonWindkraftanlagen | 695 |
17.2 Transport undMontage | 709 |
17.3 Betrieb von Offshore-Windkraftanlagen | 712 |
17.4 Offshore-Windenergienutzung imBereich der Nord- und Ostsee | 715 |
Literatur | 734 |
Planung, Errichtung und Betrieb | 736 |
18.1 Projektentwicklung | 737 |
18.2 Genehmigungsverfahren | 739 |
18.3 Technische Auslegung vonWindparks | 747 |
18.4 Transportprobleme | 763 |
18.5 Errichtung am Aufstellort | 767 |
18.6 Inbetriebnahme | 781 |
18.7 Technische Betriebsführung | 784 |
18.8 Betriebssicherheit | 792 |
18.9 Wartung und Instandsetzung | 802 |
Literatur | 810 |
Kosten vonWindkraftanlagen und Anwendungsprojekten | 812 |
19.1 Herstellkosten und Verkaufspreise vonWindkraftanlagen | 813 |
19.2 Investitionskosten von schlüsselfertigen Anwendungsprojekten | 842 |
19.3 Betriebskosten | 852 |
19.4 Offshore-Projekte | 857 |
Literatur | 864 |
Wirtschaftlichkeit der Stromerzeugung aus Windenergie | 865 |
20.1 Finanzierung und gesellschaftsrechtliche Organisation des Investitionsvorhabens | 866 |
20.2 Stromerzeugungskosten und Amortisationszeiten | 869 |
20.3 Stromerzeugungskosten ausWindenergie im Vergleich zu anderen Energiesystemen | 884 |
20.4 Energetische Amortisation vonWindkraftanlagen | 887 |
20.5 Beschäftigungseffekt derWindkraftnutzung | 888 |
20.6 Bedeutung der energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Nutzung der erneuerbaren Energien | 889 |
Literatur | 891 |
Deutsch – Englisch | 893 |
Englisch – Deutsch | 904 |
Index | 915 |